Материалы и допускаемые напряжения

 

Червяки изготовляются обычно из качественных углеродистыхили легированных сталей с твердостью . Работоспособность червячной передачи существенно увеличивается, если при прочих равных условиях витки червяка подвергаются поверхностному упрочнению до более высокой твердости (закалка, цементация, азотирование и т. п.) с последующей их шлифовкой и полировкой.

Червячные колеса изготовляют в основном составными – с венцом из цветного сплава и стальной или чугунной ступицей. Значительно реже венцы выполняются из менее качественных материалов типа латуней, чугунов и т. п. Наилучшими антифрикционными и, следовательно, эксплуатационными свойствами обладают оловянные бронзы, однако они дороги и дефицитны. В связи с этим часто используются различные заменители в виде безоловянных бронз, латуней, антифрикционных чугунов и т. п., которые обладают более высокими прочностными свойствами, но являются менее стойкими против заедания и износа. Выбор материала зубьев колеса производится в зависимости от величины скорости скольжения в зацеплении , твердости и чистоты поверхности витков червяка.

Выработанные практикой соответствующие рекомендации приведены в табл. 48. Отклонения допускаются только в сторону улучшения материала колеса при данной скорости скольжения (для улучшения условий работы зацепления).

Таблица 48 – Материалы зубьев червячных колес

Состояние поверхности витков червяка	Скорость скольжения , м/с
Шлифованные, полированные,	Бронзы оловянные	Бронзы безоловянные	Латуни	Чугуны	¾
Окончательно обработаны резцом,	¾	Бронзы оловянные	Бронзы безоловянные	Латуни	Чугуны

 

Допускаемые напряжения контактные и изгибные (без учета влияния режима работы передачи) приведены в табл. 49. Для оловянных бронз они определены из условия обеспечения контактной выносливости, для других материалов, обладающих пониженными антифрикционными свойствами – из условий отсутствия заедания и износостойкости зубьев колеса.

Допускаемые напряжения с учетом влияния режима работы передачи:

 

, (33)

. (34)

 

Для материалов, обладающих хорошими антифрикционными свойствами (например, оловянные бронзы), коэффициент долговечности:

 

(35)

 

Если зубья из указанных материалов работают в паре с поверхностно упрочненным до твердости , шлифованным и полированным червяком, базовое число циклов перемен напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости, равно .

Таблица 49 – Допускаемые напряжения для расчёта червячных передач

Эквивалентное число циклов перемен напряжений:

 

(36)

 

где – время действия и частота вращения колеса, которые соответствуют каждой ступени нагружения, включая ступень с максимальной нагрузкой (рис. 9);

– нагрузка на каждой ступени нагружения, включая наибольшую;

– нагрузка наибольшая из числа действующих за цикл, принимаемая в расчетах за номинальную.

 

Рисунок 9 – Циклограмма действующих на передачу нагрузок

 

Расчетные значения должны соответствовать условию:

 

(37)

 

Если они выходят за пределы указанных значений, то их целесообразно принимать предельными.

Для материалов, обладающих пониженными антифрикционными свойствами (безоловянные бронзы, латуни, чугуны), а также во всех случаях при использовании червяков с твердостью , окончательно обработанных резцом, следует принимать .

Коэффициент долговечности:

 

(38)

 

Базовое число циклов перемен напряжений:

· для бронз и латуней – ;

· для чугунов – .

Эквивалентное число циклов перемен напряжений (см. рис. 9):

 

(39)

 

Расчетные значения также должны соответствовать условию:

 

(40)

 

Допускаемые напряжения изгиба при статической перегрузке передачи:

 

(41)