Различной твердости

В общем машиностроении экономически выгодно применять передачи с твердостью зубьев Я^НВЗБО. При выборе материала для шестерни и колеса следует ориентироваться на применение одной и той же марки стали, но с различной твердостью (различной термообработкой) **. Для лучшей приработки зубьев и равномерного их износа для прямозубой передачи рекомендуется твердость материала шестерни выбирать на 20...30 единиц НВ больше, чем для колеса: HBj^HBg+20...30. Эта рекомендация вызвана тем, что шестерня за один оборот колеса входит в зацепление с ним в передаточное число раз больше, а поэтому возможность усталостного разрушения ее зубьев выше. Для косозубых и шевронных передач материал шестерни целесообразно выбирать с твердостью, значительно превышающей твердость материала колеса — не менее чем на 50...80 единиц НВ : HBi^HB2+50...80. Это позволяет существенно повысить нагрузочную способность косозубых передач. При твердости Я^НРчС45 обоих колес не требуется обеспечивать разную твердость материала шестерни и колеса.

В табл. 9.2 приведены рекомендации по выбору механических свойств наиболее употребляемых марок сталей в зависимости от термообработки (твердости) с учетом размеров зубчатых колес. Из таблицы следует, что для одной и той же марки стали в зависимости от вида термообработки можно получить различные механические свойства. Поэтому при выборе материала для шестерни и колеса желательно ориентироваться на применение одной и той же марки стали, но с различной твердостью (различной термообработкой). При этом необходимо принимать среднее табличное значение твердости данной марки стали как наиболее вероятное. При твердости обоих колес >350 НВ не требуется обеспечивать разность твердости зубьев шестерни и колеса.

Исследования проводили в трехэлектродной электрохимической ячейке, дополненной устройством, позволяющим локально пластически деформировать металл при его одновременной поляризации (рис. 47). Накол производили иглой из сплава ВК-8 при постоянной нагрузке 23,5 Н. Глубину погружения индентора регистриро-•вали индикатором часового типа с ценой деления 2 мкм. Твердость поверхностного слоя металла определяли при помощи тарировочного графика, полученного следующим образом: определяли числа твердости на приборе типа Вик-керса с нагрузкой 50 Н для набора десяти стандартных эталонных образцов с различной твердостью и затем глубину погружения в них иглы из твердого сплава на установке (глубина погружения алг мазной пирамиды прибора типа Виккерса при нагрузке 50 Н и твердосплавной иглы в условиях опыта имели величину одного порядка в пределах 20-—70 мкм).

Изменение износостойкости стали-—это также разрушение поверхности материала в зависимости от его твердости. При понижении температуры ударная вязкость стали 45 существенно изменяется в зависимости от термообработки. Это (хотя и косвенно) указывает на возможность охрупчи-вания стали не только в макрообъеме, но и в тонких поверхностных слоях, т. е. можно ожидать, что степень охруп-чивания в этом случае для тонких поверхностных слоев будет выше, чем в целом для макрообъема стали. При этом степень охрупчивания таких слоев должна быть пропорциональна их твердости. Поскольку макротвердость и микротвердость стали 45 при понижении температуры практически не изменяются, то можно утверждать, что при температуре 20°С на износостойкость материала в основном будет влиять разница в твердости исходных поверхностей, которая сохраняется и при понижении температуры. Но тогда сохраняется и разность в степени охрупчивания тонких слоев сталей с различной твердостью. Если же учесть утверждение И. В. Крагельского [119] об уменьшении числа циклов, требуемого для разрушения охрупченных слоев, то установленное изменение износостойкости стали 45 при понижении температуры объясняется вполне удовлетворительно.

с разным содержанием углерода, обладающую различной твердостью. Титан и другие химические элементы, входящие в состав магнитного железняка, легируют сталь, повышают ее качество.

Балтман и Саутвелл [11] исследовали влияние твердости поливи-нилхлоридного (ПВХ) пластика на степень повреждения его морскими точильщиками. Было получено несколько ПВХ пластиков с различной твердостью, что достигалось путем изменения количества пластификатора или введением инертных наполнителей. Корабельные черви и фоладиды одинаково сильно разрушали как твердые, так и мягкие образцы. Ацетобутират целлюлозы, твердость поверхности которого сравнима с твердостью ПВХ пластика без пластификатора, был поврежден сильнее, чем мягкие образцы. Авторы полагали, что меньшая вязкость твердых материалов облегчает удаление отделившихся частиц с поверхности. Кроме того, эти частицы в меньшей степени забивают мелкозубчатые наросты моллюсков, в результате процесс истирания материала при движении моллюсков происходит более эффективно.

На основании анализа результатов испытаний стальных образцов в паре со стальными валами с различной твердостью в условиях сухого трения в зависимости от величины скорости скольжения и удельной нагрузки определены границы существования ведущих видов износа — в условиях схватывания первого и второго рода, окислительного износа и количественные величины износа.

Фиг. 68. График износа при трении закаленных образцов (сталь марки 45) с различной твердостью по закаленному валу (сталь марки У8) в зависимости от продолжительности испытаний при постоянной скорости скольжения и удельной нагрузке 800 кг/еж2.

Фиг. 69. График приведенного износа при трении закаленных образцов (сталь марки 45) с различной твердостью по закаленному валу (сталь марки У8) в зависимости от скорости скольжения при постоянной удельной нагрузке 100 кг/еж2.

Рис. 4. Зависимость критической нагрузки от температуры для основ с различной твердостью (в = 15 мк)

Кроме того, ряд других причин также может обусловливать работу подшипника в области несовершенной смазки. Вопрос о том, какова должна быть для этих условий трения шероховатость поверхностей, окончательно не разрешен. В литературе по этому поводу высказываются различные мнения. В целях дополнительного освещения вопроса нами было проведено экспериментальное исследование влияния на трение подшипниковых сплавов цапф с различной финишной обработкой и с различной твердостью. Некоторые результаты этой работы излагаются ниже.

Расчет коэффициента /Ср связан с определением угла перекоса •»>• При этом следует учитывать не только деформацию валов, опор и самих колес, но также ошибки монтажа и приработку зубьев. Все это затрудняет точное решение задачи. Для приближенной оценки /Ср рекомендуют графики, составленные на основе расчетов и практики эксплуатации — рис. 8.15. Графики рекомендуют для передач, жесткость и точность изготовления которых удовлетворяет нормам, принятым в редукторостроении. Кривые на графиках соответствуют различным случаям расположения колес относительно опор, изображенных на схемах рис. 8.15 (кривые la — шариковые опоры, 16 — роликовые опоры). Влияние ширины колеса на графиках учитывается коэффициентом tybd^bwld\. Влияние приработки зубьев учитывается тем, что для различной твердости материалов даны различные графики. Графики разработаны для распространенного на практике режима работы с переменной нагрузкой и окружной скоростью и<15 м/с.

различной твердости, жаропрочных и нер-

о) л) Рис. 440. Сочетание деталей из материалов различной твердости

РАЗЛИЧНОЙ ТВЕРДОСТИ

Следует избегать совместной обработки деталей из материала различной твердости.

На рис. 160, е показано крепление стальной крышки подшипника к корпусу из алюминиевого сплава. Совместное растачивание или развертывание постелей корпуса и крышки затруднительно из-за различной твердости металлов. Отверстие уходит в сторону более мягкого металла. На стыках мягкого и твердого металлов резец работает с ударами и быстро тупится. Получить точную поверхность с малой шероховатостью на участке перехода невозможно. Для правильной обработки необходимо, чтобы крышка была сделана также из алюминиевого сплава (вид ж).

Совместная обработка деталей различной твердости........ 143

Для антифрикционных сплавов считают благоприятной, но не обязательной структуру с составляющими различной твердости, которые, изнашиваясь, по-разному создают условия для циркуляции масла, образования местных масляных клиньев и удаления продуктов износа.

Рис. 7.16. Прочность при растяжении, предел текучести, предел усталости в сухом воздухе и усталостная прочность стали 4140 при 10'циклах в воздухе с относительной влажностью 93 %; сталь подвергнута термообработке до различной твердости [70 ]

Для измерения твердости покрытия на готовых изделиях используется весьма простой метод определения с помощью карандашей. Поверхность пленки царапают острозаточенными карандашами различной твердости (от 10 Н до 8 В), твердость пленки выражают максимальной твердостью карандаша, не ос-

ковых условиях и нагрузке, но с колесами различной твердости рабочих поверхностей зубьев, показывает, что применение высокотвердых материалов колес является большим резервом повышения нагрузочной способности, уменьшения массы и габаритов передачи. Так, прямозубая передача со средней твердостью рабочих поверхностей зубьев шестерни 280 НВ и колеса — 250 НВ2 (сталь 45 улучшенная) имеет aw=160MM, а шевронная—со средней твердостью зубьев шестерни и колеса 51 HRC, (сталь 40 ХН улучшенная и закаленная ТВЧ по контуру зубьев) имеет ои,= 100мм —в 1,6 раза меньше прямозубой.