Сталь для червячного вала

Червячные передачи имеют повышенную склонность к заеданию и износу рабочих поверхностей из-за неблагоприятных условий для образования масляного клина в полюсе зацепления. Для устранения заедания и повышения износостойкости рекомендуется для червячных колес применять материалы с высокими антифрикционными свойствами, использовать для смазывания передачи противозадирные масла, повышать твердость (H ³ 45HRC_э) и чистоту рабочих поверхностей витков червяка для сокращения времени приработки передачи. Червяки изготавливают из углеродистых и легированных сталей. Например: 40, 45, 50, Ст6, 40Х, 40ХН, 30ХГС, 35ХМ, 40Г2 (улучшение, нормализация H £ 350 HB или закалка до 45–55HRC_э); 15Х, 20Х, 12ХН3А, 18ХГТ, 20ХН3А, 20Х2Н4А (цементация, закалка до 56– 62HRC_э) и др. (см. табл. 2.1; [4, с. 171]). Выбором стали во многом предопределяется вид термической и механической обработки, а также условия работы передачи – износостойкость, склонность к заеданию и др.

Нелинейчатые и эвольвентные червяки обычно подвергаются цементации или закалке (H ³ 45HRC_э). Поверхности витков шлифуют и полируют. Высокая твердость и гладкость рабочих поверхностей витков червяка позволяет повысить износостойкость и контактную выносливость, уменьшить потери на трение и снизить возможность заедания. Подобные червяки применяют в ответственных и сравнительно нагруженных червячных передачах.

* Примечание:З – в землю, К – в кокиль, Ц – центробежный.

· Группа I. Бронзы высокооловянистые (10 – 12 % Sn) с присадками фосфора и никеля считаются лучшим материалом для червячных колес, однако они дороги и дефицитны. Их применение ограничивают наиболее ответственными передачами с большими скоростями скольжения (v_s до
25 м /с). Бронзы малооловянистые (3 – 6 % Sn) с присадками свинца и цинка и сурьмяно-никелевые обладают несколько худшими противозадирными свойствами и применяются при меньших окружных скоростях. Отличительная черта этих материалов – невысокая прочность (s_В £ 300 МПа). Для этой группы материалов червяк, как правило, должен быть тщательно отшлифован и отполирован и иметь высокую твердость рабочих поверхностей –
45-62 HRC_э (см. табл. 18.3).

Читайте также: Подшипник пром вала санта фе

· Группа II. Бронзы безоловянистые и латуни используются как заменители оловянистых бронз при v_s до 3 – 5 м/с. При больших скоростях применение безоловянистых бронз и латуней становится неэффективным, т.к. необходимо снижать допускаемые контактные напряжения s_НР для предупреждения ускоренного износа зубьев червячного колеса или задира рабочих поверхностей зубьев. При этом размеры передачи и расход материалов существенно возрастают. Механическая прочность безоловянистых бронз и латуней значительно выше, чем у оловянистых бронз (s_В » 350 – 700 МПа), а стоимость – ниже. Сравнительно низкие противозадирные и антифрикционные свойства ограничивают их применение при высоких скоростях скольжения. Во избежание заедания червяк рекомендуется подвергать термической обработке (45–50 HRC_э), а затем шлифовать и полировать. Допустимо применение нешлифованных червяков с Н£ 350НВ. Эксплуатационные возможности передачи при этом несколько снижаются.

· Группа III. Мягкие серые чугуны с твердостью 140 – 220 НВ по ГОСТ 1412 – 85 применяют при v_s £ 2 м/с в механических и ручных приводах. Использование серых чугунов при более высоких скоростях становится неэффективным из-за существенного увеличения габаритов и опасности появления заедания. Заготовки колес получают литьем (рис.16.1,а, б). При необходимости подвергают термообработке [40, с.112–113]. Твердость рабочих поверхностей нешлифованных витков червяков, как правило, менее 350 НВ.

В целях экономии сплавов I и II групп червячные колеса выполняют составными: венец из бронзы или латуни, а колесный центр из чугуна или стали. В бандажированной конструкции (a_w » 80 – 200 мм) венец насаживается на центр с натягом и обычно закрепляется дополнительно 3–8 винтами (рис.16.1, в), чтобы компенсировать недостаток конструкции – зависимость натяга от температуры среды и коэффициентов линейного расширения материалов. В болтовой конструкции (a_w » 200 – 600 мм) венец, имеющий фланец с отверстиями, крепится к центру колеса 4 – 8 призонными болтами, устанавливаемыми в отверстия без зазора (рис.16.1, г). Биметаллическую конструкцию (рис.16.1, д) чаще применяют в серийном производстве и получают путем заливки расплавленного металла в форму, куда предварительно устанавливается центр колеса.

Рис. 16.1. Конструктивные формы червячных колес

Технология изготовления червячного вала

Червячные валы, входящие в состав червячной передачи, находят применение в разнообразных сферах: автомобилестроении, производстве промышленных установок, работе подъемно-транспортных машин. Важными преимуществами червячного соединения служат особая точность при передаче вращающего момента, малая вибрация и низкое шумообразование, что позволяет использовать эти детали в агрегатах с особыми требованиями к бесшумности привода.

Назначение и особенности червячных валов

Червячный вал или червяк представляет собой винт с нарезанной трапециевидной резьбой, который используется для передачи вращения зубчатому колесу. Зацепление червячного вала с зубчатым колесом образует червячную передачу – основу многих редукторов и устройств в машиностроении.

Читайте также: Регулировка оборота коленчатого вала

Среди достоинств червячного вала следует отметить:

• плавность хода червячного механизма;
• высокие показатели надежности;
• возможность получения больших передаточных отношений;
• компактность узла;
• доступную цену производства.

Как червячное колесо, так и сам червяк может иметь различное конструктивное исполнение, в зависимости от которого и определяется технологический процесс изготовления элементов.

Червячные валы изготавливают из углеродистых или легированных сталей. В качестве заготовки для изготовления червячного вала используют круглый прокат (при единичном и мелкосерийном производстве) или штамповки (для крупносерийного и массового изготовления).

Выбор технологии производства червяка осуществляется с учетом:

• конструкции будущей детали;
• необходимых характеристик изделия, среди которых особое значение имеет степень точности;
• материала изготовления;
• объема производства и его специализации.

Главным образом на схему технологического процесса обработки червячных валов влияет их конструктивное исполнение: изделия могут быть цилиндрическими или глобоидными.

Последовательность операций при создании червячных валов

Наибольшее распространение в промышленности получили цилиндрические червячные валы. Для их создания применяется следующая последовательность операций:

• подрезание и центрование заготовок в виде проката или штамповки;
• черновая и чистовая обработка токарными резцами или фрезами, формирование винтовой поверхности;
• термообработка полученного изделия;
• шлифовка или полировка центровых гнезд;
• шлифование опорных шеек, торцов и винтовых поверхностей – для получения более гладких и точных деталей;
• финальная обработка винтовых поверхностей полированием.

12.4. Материалы червяка и червячного колеса

12.4. Материалы червяка и червячного колеса

Изготовление и червяка, и колеса из твердых материалов не обеспечивает достаточной износостойкости и сопротивления за­еданию. Поэтому одну из деталей передачи выполняют из анти­фрикционного материала, хорошо сопротивляющегося заеданию и износу.

Для червяка характерны относительно малый диаметр и зна­чительное расстояние между опорами, его жесткость и прочность обеспечивают изготовлением его из стали. Поскольку при прира­ботке червяк служит в качестве формообразующего элемента, прочность и твердость его поверхности должны быть выше соот­ветствующих свойств колеса.

Материалы червяка делят на группы: 1) нетермообрабаты- ваемые, 2) улучшаемые, 3) поверхностно-закаливаемые, 4) це­ментуемые под закалку, 5) подвергаемые азотированию и хро­мированию. Наиболее применяемый материал — сталь 18ХГТ, твердость поверхности после цементации и закалки 56. 63 HRC ., . Используют также стали 40Х, 40ХН, 35ХГСА с поверхностной закалкой до твердости 45. 55 HRC ₃ . Во всех этих случаях необходимы шлифование и полирование червяка. Применение азотируемых сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю позволяет исключить шлифование червяка. Червяки улучшенные и без тер­мообработки применяют лишь во вспомогательных малонагру- женных передачах.

Червячное колесо обычно выполняют составным: венец — из антифрикционных, относительно дорогих и малопрочных материалов; центр — из стали; при небольших нагрузках — из чугуна. Материалы венцов червячных колес разделяют на груп­пы (в порядке снижения сопротивляемости заеданию и усилен­ному износу); 1) оловянистые бронзы (БрОЮФ], ΒρΟΙΟΗΙΦΙ, Бр05Ц5С6 и др.); 2) безоловянистые бронзы и латуни (БрА9ЖЗЛ, БрА10Ж4Н4Л, ЛАЖМц66-6-3-2 и др.); 3) чугуны (СЧ15, СЧ20 и др.). Чем выше содержание олова в бронзе, тем она дороже, но тем выше сопротивление заеданию.

Читайте также: Регулируемых шестерен привода валов

12.5. Основные параметры, геометрия червячных передач

Мощность fj на червяке при длительной работе обычно со­ставляет около 30 кВт, при повторно-кратковременном режиме — до 200 кВт. Передаточные числа выбирают от 8 до 80, в кинема­тических передачах — до 1000.

Основные геометрические размеры червяка представлены на рис. 12.4. В червячных передачах угол профиля α обычно при­нимают равным 20°. У архимедовых червяков его определяют в осевом сечении, у конволкггных и эвольвентных — в нормальном сечении (а_ч = 20°), у нелинейчатых α находят как угол конуса производящей поверхности.

Марки сталей для червяков и их механические характеристики

Выбор материала червячного колеса зависит от скорости скольжения V_s витков червяка по зубьям колеса.

В тихоходных малонагруженных передачах при малых скоростях скольжения (V_s 5 м/c)в ответственных передачах применяют дорогостоящие оловянно-фосфористые бронзы типов Бр010Ф1, Бр010Н1Ф1, характеризующиеся наилучшими противоза-дирными свойствами. Все бронзы, включающие в свой состав олово, сравнительно дороги и дефицитны, поэтому из них изготовляют только зубчатый венец, а колёсный центр изготовляют из серого чугуна или стали.

Допускаемые напряжения

Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения (МПа) для оловянных бронз Бр010Ф1 и Бр010Н1Ф1 определяют по формуле

здесь С_v – коэффициент, учитывающий скорость скольжения, значения С_v определяют по табл. 2; [σ_H]₀ – допускаемое контактное напряжение (МПа) для базового числа циклов перемены напряжений, равного 10 7 , [σ_H]₀ определяют по табл. 3; K_HL – коэффициент долговечности,

здесь N_НЕ – расчётное число циклов перемены напряжений.

Для режима постоянной нагрузки

здесь n₂ – частота вращения червячного колеса, об/мин, t_Σ – суммарный срок службы передачи в часах, равный

здесь L – срок службы передачи, годы; К_год и К_сут – коэффициенты использования передачи в году и сутках (указываются в задании на курсовой проект).

Значение коэффициента C_v

Значения допускаемых контактных напряжений для базового числа

Циклов перемены напряжений

Допускаемые контактные напряжения (МПа) для безоловянных бронз БрА9Ж4 и БрА9Ж4Л определяют по формуле

Для червячных колёс, изготовленных из чугуна, допускаемые контактные напряжения (МПа) определяют по формуле

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала
  • Правообладателям
  • Политика конфиденциальности

  Механика © 2023
  Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/stal-dlya-chervyachnogo-vala