Выбор материала и термической обработки колес

Назначаем:

шестерня – сталь 12ХН3А улучшение, закалка ТВЧ и цементация

твердость зубьев 56-63НRC.

колесо – сталь 12ХН3А улучшение, закалка ТВЧ и цементация

твердость зубьев 56-63НRC.

Определение срока службы передачи

Принимаем из п. 3.3.1 t_Σ= 6700 час.

Определение допускаемых напряжений на контактную прочность

Допускаемые контактные напряжения определяем для шестерни и для колеса отдельно

                                      [σ]_н = [σ]_но · Z_N,                             (3.31)

где [σ]_н –допускаемое напряжение на контактную прочность МПа;

    [σ]_но- базовое допускаемое напряжение, МПа

    Z_N – коэффициент долговечности.

    Базовые допускаемые напряжения [σ]_но определяются по формуле

                             [σ]_но = σ _нlim · Z_R · Z_v / S_н,                          (3.32)

где σ_нlim - длительный предел контактной выносливости, определяемый в зависимости от термообработки и группы материалов, МПа;

  Z_R – коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей, при Rа=2,5мкм, Z_R =1;  

    Z_v – коэффициент, учитывающий влияние скорости, при проектном расчете Z_v = 1;

S_н – коэффициент запаса прочности, при поверхностных упрочнениях S_н =1,3.

Для углеродистых сталей с термической обработкой - цементация

σ_нlim=23 · НRC.

Коэффициент долговечности определяем по формуле

                               ,  (3.33)

где N_но – базовое число циклов нагружения;

 N_не - эквивалентное число циклов нагружения;

  m – показатель степени кривой усталости поверхностных слоев зубьев, m=6.

Базовое число циклов нагружения Nно принимается

         Nно =(10HRC) ³ = (НВ) ³ ≤ 12·10 ⁷; (3.34)

Эквивалентное число циклов нагружения Nне определяется по зависимости

   (3.35)

где n – частота вращения шестерни и колеса, об/мин.

    Частота вращения шестерни n₁ = 6.3об/мин.

    Частота вращения колеса составит n₂ = 6.3/ 3,26= 3,56 об/мин.

В случае получения Nне > Nно, Z_N = 1.

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

 

Таблица 5.1 – Расчет передачи на контактную прочность

Шестерня	Колесо
σнlim=23НRC=23∙60=1380МПа [σ]но = σ нlim · ZR · Zv / Sн= =1380 · 1 · 1 / 1,3 = 1061.5МПа Nно =(10HRC) 3=(600) 3=21,6 · 10 7    [σ]н= [σ]но · ZN=1061,5 · 2,3= =2441,5МПа	σнlim=23НRC=23∙60=1380МПа [σ]но = σ нlim · ZR · Zv / Sн= =1380 · 1 · 1 / 1,3 = 1061.5МПа Nно =(10HRC) 3=(600) 3=21,6 · 10 7    [σ]н= [σ]но · ZN=1061,5 · 2,4= =2547,6МПа
Расчетное допускаемое напряжение принимаем наименьшее из двух [σ]нр =2441,5МПа.