Выбор материала и допускаемых напряжений для первой косозубой ступени редуктора

Для уменьшения номенклатуры материалов используем для изготовления зубчатых колес сталь 40Х. Выбор термообработки и расчет допускаемых напряжений для колеса рассмотрен в разделе 1.4.

Для косозубого зацепления к твердости и износостойкости зубьев шестерни предъявляются более высокие требования. Поэтому для шестерни при размерах сечения S£ 60 мм и d£ 120 мм выберем химико-термическую обработку – азотирование поверхности с твердостью Н₁ =50…59 НRC при твердости сердцевины 26…30 HRC, s_в=1000 МПа, s_т= 800 МПа.

Из [2] известно, что для косозубых передач желательно иметь

Н₁ ³ Н₂ + (70…100) НВ.

В нашем случае

Н₁ = H_1ср» 550 НВ(рисунок 4.1б Приложения);

Н₂ = H_2ср=245 НВ.

Следовательно, твердости шестерни и колеса выбраны верно.

Допускаемые контактные напряжения:

[s_н] = (s_нlim / S_н) · Z_N,

где s_нlim – предел контактной выносливости при отнулевом (пульсирующем) цикле напряжений;

S_н – коэффициент безопасности;

Z_N – коэффициент долговечности.

При азотировании для шестерни по таблице 4.2 Приложения

s_нlim1 = 1050 МПа.

Из этой же таблицы S_н1 = 1, 2.

Коэффициент долговечности определяем по формуле (8.59):

Принимаем N_НG1=1·10⁸ и N_HG2=1, 5·10⁷ для 50…59 HRC (» 550 HB) и 245 НВ соответственно – см. рисунок 4.1а Приложения.

Тогда для шестерни

=60·1·975 × 20000 × [1³ × 0, 6 + 0, 6³ × 0, 4] = 8 × 10⁸;

для колеса

= 60·1·285, 9 × 20000 × [1³ × 0, 6 + 0, 6³ × 0, 4] = 2, 4 × 10⁸.

Получили, что N_HE1 > N_HG1 и N_HE2 > N_HG2, следовательно, Z_N1 < 1, Z_N2 < 1 для всех зубчатых колес. В этом случае принимаем Z_N1 = Z_N2 = 1.

Допускаемое контактное напряжение для первой ступени, у которой Н₁ > 350 HB, а H₂ < 350 HB по формуле (8.56) равно:

[s_H] =0, 5 × {[s_H]₁ + [s_H]₂ }= 0, 5 × (875 + 500)» 690 МПа > 1, 25 [s_H]₂ , принимаем [s_H] = 1, 25 [s_H]₂ = 625 МПа.