Контактной выносливости

При выбранной заходности червяка число зубьев колеса определяется передаточным числом передачи, причем минимальное число зубьев (из-за пониженного КПД и подрезания при ZiS>2) должно быть z2>26. При г2>80 прочность передачи часто определяется не контактной выносливостью рабочих поверхностей, а из-гибной прочностью зубьев колеса.

Наименьшей контактной выносливостью обладают участки поверхности зубьев, входящие в зацепление вблизи полюса зацепления Р0, где в работе принимает участие только одна пара зубьев (рис. 192). Контакт зубьев в этом случае можно условно отождествить с контактом двух круговых цилиндров, радиусы р: и р.2 которых равны радиусам кривизны эвольвент в полюсе зацепления, а дл:ана — ширине b зубчатых колес (длине зуба).

Для закрытых передач, несущая способность которых определяется контактной выносливостью, коррекция обычно обеспечивает максимально возможное увеличение радиусов кривизны в полюсе зацепления, для чего выбирают возможно большую сумму коэффициентов смещений х\ и хг, что одновременно повышает изгибную прочность. Однако наиболее эф фективна коррекция с полюсом в зоне двух-парного зацепления (соприкасаются две пары зубьев).

Допускаемые напряжения. Напряжения, возникающие в зубьях, изменяются циклически, поэтому поверхностная прочность (износостойкость) зубьев колес определяется контактной выносливостью материала, которая зависит от твердости рабочих поверхностей зубьев, числа циклов нагружения, чистоты поверхности и смазки.

следующие недостатки: несущая способность передач ограничена контактной выносливостью в связи с малыми радиусами кривизны рабочих поверхностей; сравнительно высокие потери мощности, связанные с наличием двух видов трения — качения и скольжения; повышенная чувствительность к неточности изготовления и монтажа, связанная с линейным контактом зубьев.

Материал. Материалы фрикционных катков должны обладать высоким коэффициентом трения, что уменьшает требуемую силу прижатия; высоким модулем упругости, что уменьшает потери на трение, связанные с размерами площадки контакта; контактной выносливостью; износостойкостью и хорошей теплопроводностью. Последние два свойства особенно важны для передач, работающих всухую. Обычно один из катков изготовляют из качественной закаленной стали (например, ШХ15), а другой — из стали, серого чугуна,

Контактной выносливостью называется способность материала воспринимать переменные контактные напряжения.

Для точных закрытых передач, несущая способность которых определяется контактной выносливостью, наиболее эффективна коррекция с полюсом в зоне двухпарного зацепления, которая повышает несущую способность на 40—50%. Для закрытых передач с твердой поверхностью зубьев в тех случаях, когда несущая способность ограничивается прочностью зубьев на изгиб, целесообразна коррекция, обеспечивающая повышение прочности на изгиб и равнопрочность зубьев шестерни [25, 168, 169].

Кольца, шарики и ролики изготовляют из сталей, обладающих высокими сопротивлениями пластической деформации, контактной выносливостью и износостойкостью.

Для обеспечения работоспособности изделий шарикоподшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью. Это достигается повышением качества металла: его очисткой от неметаллических включений и уменьшением пористости посредством использования электрошлакового или вакуумно-дугового переплава.

Шарикоподшипниковые стали применяются для изготовления шариков, роликов и колец подшипников качения. Эти детали в процессе работы испытывают высокие удельные знакопеременные нагрузки. Поэтому шарикоподшипниковая сталь должна обладать высокой твердостью, прочностью и контактной выносливостью. Высокая твердость и прочность обеспечивается применением высокоуглеродистой стали (содержащей приблизительно 1 %С) и термической обработки, состоящей из закалки и низкого отпуска. Для повышения прокаливаемости и возможности закалки в масле шарикоподшипниковая сталь легируется небольшим количеством хрома. На контактную выносливость отрицательно влияют неметаллические включения, пористость, карбидная неоднородность, так как эти дефекты попадая на контактные поверхности, вызывают преждевременное усталостное разрушение. Поэтому шарикоподшипниковые стали подвергают электрошлаковому или вакуумно-дуговому переплаву.

Предел контактной выносливости ониш вычисляют по эмпирическим формулам в зависимости от материала и способа термической обработки зубчатого колеса и средней твердости (НВср или HRC3 cp) на поверхности зубьев (табл. 2.2).

Предел контактной выносливости — исследованиями установлено, что контактная прочность, а следовательно, предел контактной выносливости ан„ и абсцисса точки перелома кривой усталости Nm

В табл. 6.6 приведены рекомендуемые максимальные значения *i и х2 из условий наибольшего повышения контактной выносливости, прочности на изгиб и равенства номинальных напряжений изгиба шестерни и колеса, изготовленных из одинакового материала, и наибольших износостойкости и сопротивления заеданию. Смещения, при которых xs > 0, для косозубых кслес менее эффективны, чем для прямозубых. Находят применение юлеса с ях = 0,3 и хг = = —0,3 (см. табл. 6.5).

Проектировочные расчеты преследуют цель предварительного определения размеров колес и передач. Ч; ще всего эти размеры определяются исходя из контактной прочн эсти рабочих поверхностей зубьев. Если dw\ и bw определены из условия контактной выносливости, изгибная выносливость может эбеспечиваться соответствующим подбором т и г\ [см. (6.12)]

Уравнение (6.12) целесообразно использовать для определения модуля по межосевому расстоянию aw и ширине колес Ъ„, вычисленным исходя из условия контактной вь носливости. В этом случае можно приблизиться к равнопрочное:и зубьев по контактной выносливости рабочих поверхностей и иг гибкой выносливости

После определения геометрических параметров колес и передач производится проверка контактной выносливости по уравнениям: для прямозубых передач

Для обеспечения одинаковой контактной выносливости зубьев шестерни и колеса рекомендуется назначать такое сочетание материалов колес, чтобы твердость поверхности зубьев шестерни превышала твердость зубьев колеса на 25. ..70 НВ. Если критерием работоспособности является выносливость зубьев по изгибным напряжениям, материал шестерни должен иметь более высокие механические характеристики, чем материал колеса, с тем чтобы приблизительно выполнялось условие равнопрочности

* К—контактной выносливости; И-состойкости и сопротивления заеданию.

Табл. 6.15. Приближенные значения пределов контактной выносливости

Если условие сборки не выполняется, надо изменить число зубьев какого-либо из центральных колес, а чтобы сохранить межосевое расстояние стандартным — применить колеса со смещением. Колеса со смещением используются также для повышения изгиб» ной и контактной выносливости, избежания интерференции и др.

грузоподъемность или грузоподъемность пика по контактной выносливости оценивается на основании известной зависимости (кривой выносливости!