2.5. Выбор материала червяка и червячного колеса. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений

Червяки изготавливают из тех же марок сталей, что и шестерни зубчатых передач. Выбор марки стали червяка и определение ее механических характеристик производят по табл. 2.4 и 2.5. При этом для передач малой мощности (Р < 1 кВт) применяют термообработку – улучшение с твердостью <350 НВ, а для передач большей мощности с целью повышения КПД – закалку ТВЧ до твердости 45 HRCэ, шлифование и полирование витков червяка.

Материалы для изготовления зубчатых венцов червячных колес условно делят на три группы: группа I – оловянные бронзы; группа II – безоловянные бронзы и латуни; группа III-серые чугуны. Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по табл. 2.7.

Таблица 2.7 Материалы для червячных колес

Группа

Материал

Способ отливки

σB

στ

Скорость скольжения VS, м/с

Н/мм2

I

БрО10H1Ф1

ц

285

165

> 5

БрО10Ф1

к

275

200

з

230

140

БрО5Ц5С5

к

200

90

з

145

80

II

БрА10Ж4Н4

ц

700

460

2…5

к

650

430

БрА10ЖЗМц1,5

к

550

360

з

450

300

БрА9ЖЗЛ

ц

530

245

к

500

230

з

425

145

III

СЧ18 СЧ15

з

355

-

< 2

з

315

Примечания: 1.


Принятые обозначения: ц – центробежный; к – в кокиль; з – в землю. 2. Для чугунов приведены значения σви

Скорость скольжения определяется по эмпирической формуле:

vS= ,

где vS – скорость скольжения, м/с; Т2вращающий момент на валу червячного колеса, Н  м; ω2 – угловая скорость тихоходного вала, рад/с; uзп  – передаточное число редуктора. Значения Т2, ω2выбирают из табл. 2.3.

Допускаемые напряжения определяют для зубчатого венца червячного колеса в зависи­мости от материала зубьев, твердости витков червяка, скорости скольжения (vS),ресурса (Lh)и вычисляют по эмпирическим формулам, приведенным в табл. 2.8.

Таблица 2.8 Допускаемые напряжения для червячного колеса

Группа материалов

Червяк улучшенный,  350 HB

Червяк закален при нагреве ТВЧ,  45HRC

Нереверсивная передача

Реверсивная передача

H, Н/ мм2

F, Н/ мм2

I

KHL CV 0,75 σв

KHL CV 0,9 σв

(0,08σв+ 0,25σТ) KFL

0,16 σвKFL

II

250 – 25 VS

300 – 25 VS

III

175 – 35 VS

200 – 35 VS

0,12σвиKFL

0,075 σви KFL

При расчетах допускаемых напряжений используются:

СV–коэффициент, учитывающий износ материала (табл. 2.9);

KHL–коэффициент долговечности; при расчете на контактную прочность  где Nчисло циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы (наработка). Если N> 25·107,то Nпринять равным 25 107;

Таблица 2.9 Значения коэффициента CV

vS

CV

vS

CV

1

1,33

5

0,95

2

1,21

6

0,88

3

1,11

7

0,83

4

1,02

8

0,80

KFL – коэффициент долговечности при расчете на изгиб; KFL, где N – наработка. Если N<106, то его принимают равным 106. Если N> 25·107,то принять N = 25 107;

σт, σв, σви – предел текучести и пределы прочности при растяжении и изгибе, Н/мм     (см. табл. 2.7).

Если передача работает в реверсивном режиме, то полученное значение допускаемого напряжения Fнужно уменьшить на 25 %. 6. Для всех червячных передач (независимо от материала венца колеса) при расположении червяка вне масляной ванны значения [σ]н нужно уменьшить на 15 %.