Выбор материалов для червяка и червячного колеса

 

Для обеспечения наименьших потерь мощности и наилучших условий приработки для червячной пары назначают антифрикционные материалы, например: сталь – бронза или сталь – чугун.

Так как червяк испытывает большее число циклов нагружения, чем червячное колесо, а также из-за высоких требований к жесткости, его изготавливают из стали. Для передач, работающих с большими перерывами и редко испытывающих максимальные нагрузки, червяки изготовляют из среднеуглеродистых конструкционных сталей марок 45, 50 (или легированных сталей марок 40Х, 40ХН).

Для длительно работающих передач большой мощности (более 1 кВт) с целью повышения КПД применяют закалку витков червяка до твердости свыше 45 HRC, а затем – шлифование и полирование.

Чаще всего, червяки отечественных передач выполняют цементируемыми с последующей закалкой до твердости Н₁ = 56…63 HRC.

Наиболее распространенный материал червяка – сталь 18ХГТ. Могут быть использованы для изготовления червяков стали 40Х, 35ХМ, 40ХН.

Материалы червячных колес условно могут быть разделены на 3 группы (табл. 6.1):

I – оловянные бронзы, применяемые при скорости скольжения V_S > 5 м/с;

II – безоловянные бронзы и латуни, применяемые при скорости

V_S = 2…5 м/с;

III – мягкие серые чугуны, применяемые при скорости скольжения V_S < 2 м/с.

Поскольку выбор материала колеса определяется величиной скорости относительного скольжения V_S, то предварительно ее величину можно рассчитать по формуле [1, с. 33]:

, (6.1)

где n ₁ – частота вращения червяка, об/мин;

Т ₂ – крутящий момент на валу червячного колеса, Н^.м;

V_S – скорость скольжения, м/с;

 

Таблица 6.1

Материал зубьев червячного колеса [1, с. 33]

Группа	VS, м/с	Материал колеса	Способ отливки	Механические свойства	s HР2, МПа
sВ, МПа	sТ, МПа
I	< 25	Бр ОНФ 10-1-1	Ц
< 12	Бр ОФ 10-1	К
З
< 8	Бр ОЦС 5-5-5	К
З
II	< 5	Бр АЖН 10-4-4	Ц			300(275) – 25VS
К
Бр АЖМц 10-3-1,5	К
З
Бр АЖ 9 – 4	Ц
К
З
Окончание таблицы 6.1
6.1Группа	VS, м/с	Материал колеса	Способ отливки	Механические свойства	s HР2, МПа
sВ, МПа	sТ, МПа
II	< 4	ЛАЖМц66-6-3-2	Ц			275(250) – 25VS
К
З
III	< 2	СЧ 18	sВ = 355 МПа	200(175) – 35VS
СЧ15	sВ = 315 МПа

 

Примечания. 1. Способы отливки: Ц – центробежное литье; К – отливка в кокиль; З – отливка в землю (используется при единичном производстве).

2. Числовые значения коэффициентов перед скобками (крайний правый столбец) – для червяков цементированных и закаленных, с последующим шлифованием и полированием витков; значения коэффициентов в скобках для червяков закаленных ТВЧ с последующим шлифованием витков.

 

Допускаемые напряжения изгиба для зубьев червячного колеса определяют в зависимости от группы материала [1, c. 35]:

ü для материалов I и II группы s _FР = 0,25 s_Т + 0,08 s_В;

ü для материалов Ш группы s _FР = 0,22^.s_{В .}

Коэффициент С_V, учитывающий интенсивность изнашивания материала колеса, выбирают по табл. 6.2 в зависимости от скорости относительного скольжения в передаче.

Таблица 6.2

Коэффициент С_V [1, с. 34]

VS , м/с				≥8
Сv	0,95	0,88	0,83	0,80