Главная  Промышленность 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54


too 500 BOO ив а

зт т 500 600 ив б

Рис. 310. График для сравнения твердости по различным шкалам

Рис 311. Кривая выносливости

В заключение необходимо отметить, что в тер-.шчески необработанном состоянии механические свойства всех сталей близки, поэтому для увеличения нагрузочной способности передач применение легированных сталей без термообработки, либо термообработанных до низкой твердости экономически не целесообразно.

Контактную прочность и прочность зубьев при изгибе можно повысить наклепом при помощи обкатки роликом или дробеструйной обработки.

Твердость поверхности и сердцевины зубьев стальных зубчатых колес может быть выражена в различных единицах твердости: по Бринеллю (ЯВ), по Роквеллу, шкала С (HRCs), по Виккер-су (HV). В процессе расчета может понадобиться перевод твердости с единиц одной шкалы в единицы другой. Для этого служат графики рпс. 3.10.

Важной характеристикой материала стальных зубчатых колес является базовое число циклов перемены напряжений Ng, т. е. число циклов нагружения, при котором имеет место излом кривой выносливости (рис.3. 11). При расчете изломной прочности принимается Npo~ 4 X X l(f. В случае расчета на контактную выносливость Nho определяется в зависимости от твердости поверхности зубьев по графику рис. 3.16.

Зубья точных зубчатых колес подвергаются отделочным операциям: шевингованию, шлифованию, хонингованию, притирке и др.

Шевингование - вид чистовой обработки зубьев низкой твердости, обычно до НРСэ<: 30, при помощи специального инструмента - шевера срезающего с боковых поверхностей зубьев стружку 5...20 мкм, применяется в массовом и крупносерийном прс/изводстве. Шевер представляет собой закаленное зубчатое колесо с прорезанными (на боковой поверхности зубьев) поперечными канавками, образующими режущие кромки. Процесс шевингования производится по методу свободного обката, т. е. без жесткой кинематической связи: шевер получает принудительное вращение, а изделие вращается от шевера.

Кроме обкатки при шевинговании колесу сообщается возвратно-поступательное перемещение вдоль оси колеса и периодическое перемещение в направлении к шеверу.

Оси шевера и изделия пересекаются, образуя винтовую передачу, поэтому между зубьями шевера и колеса возникает осевое скольжение.

Точность шевингованных колес находится в пределах 6...8 степени точности и зависит от качества обработки колес до шевингования. Например, для получения 6-й степени точности зубчатых колес предварительная механическая обработка зубьев под шевер должна соответствовать 7-й степени точности.

Шевер - специальный инструмент, проектируемый для определенного зубчатого колеса и возможности применения имеющегося шевера для обработки другого колеса, обосновывается проверочным расчетом.

Число зубьев шевера и обрабатываемого колеса не должны иметь общих сомножителей, так как в этом случае каждый зуб шевера обрабатывает все зубья колеса и отклонение шага инструмента распределяется по всей периферии обрабатываемого колеса.

Зубошлифование применяют для устранения погрешностей нарезания и термических деформаций. При этом методе обеспечивается самая высокая точность обработки (в 1ределах 3...6 степени точности).

Зубошлифование используют для обработки зубьев колес авиационной техники, станков, де- лительных и измерительных колес, шеверов, долбяков, накатников и т. п.

В настоящее время применяют два метода шлифования зубьев: копирования и обкатки.

Шлифование методом копирования производится шлифовальным кругом, профиль которого соответствует профилю впадины колеса. Обработка каждой последующей впадины выполняется поворотом колеса на зуб. После полного обо-



рота изделия шлифовальный круг перемещается радиально на величину подачи для следующего прохода Компенсация износа профиля шлифовального круга выполняется периодически автоматической правкой посредством алмазного инструмента.

Точность шагов шлифуемых зубьев определяется точностью системы деления станка

Зубошлифование методом обкатки осуществляется одним или двумя шлифовальными кругами, которые своими боковыми поверхностями воспроизводят зуб рейки с обрабатываемым колесом (по аналогии с зубофрезерованием) В процессе обкатки изделие (или шлифовальный круг) совершает возвратно-поступательное движение в направлении, перпендикулярном к оси колеса, и одновременно поворачивается (движение обкатки) Кроме того, изделие движется вдоль зуба до полной обработки его по длине

Обеспечивая высокую точность обработки, зубошлифование имеет существенные недостатки

1 Зубошлифование малопроизводительно, дорого и удаляет слой материала с наибольшей контактной выносливостью В ряде случаев, например, станкостроении, при возможности применяют вместо шлифования шевингование чубьев

2 Шлифовальные "операции требуют особо тщательной отработки режимов шлифования, отклонения от которых приводят к образованию тонкого обезуглероженного слоя на поверхности зуба, а следовательно, к снижению выносливости и износостойкости зубьев

3 Серьезным дефектом при зубошлифовании ответственных зубчатых колес являются шлифовочные прнжоги и трещины

4 Возникающие при зубошлифовании структурные превращения и остаточные напряжения в поверхностных слоях материала зубьев могут приводить к их контактным разрушениям и поломке

5 Изгибная прочность термически обработанных зубьев со шлифованной выкружкой на 30 35 % ниже, чем с нешлифованной Указанные недостатки проще преодолеть в условиях крупносерийного и массового производства

Зубохонингование находит все более широкое применение в серийном и массовом производстве для сния&ния уровня шума и увеличения срока службы закаленных колес после шевингования или зубошлифования Зубохонингование аналогично шевингованию, но вместо шевера режущим инструментом является абразивное колесо (хон)

Обрабатываемое колесо приводится во вращение хоном и совершает возвратно-поступательное движение параллельно своей оси Беззазорное зацепление осуществляется при небольшом регу-

лируемом давлении путем поджима бабки инструмента к колесу Для повышения производительности в конструкциях некоторых станков хон совершает колебательное (осциллирующее) движение вдоль своей оси При хонинговании снимается небольшой припуск 0,01 0,02 мм со стороны зуба, в этом же пределе исправляют ся погрешности зубчатого зацепления

В отличие от шлифования, хонингование не повышает температуру поверхности зуба и не вызывает тепловых трещин и прижогов

Притирка зубьев зубчатых колес произво дится на притирочных станках одним или не сколькими притирами, которые представляют собой чугунные колеса того же модуля, что и притираемое колесо

Обычно притирку применяют при невозможности шлифования

В процессе обработки притир и притираемое колесо находятся в постоянном зацеплении Они вращаются со скоростью 1 3 м/с, одновременно притир совершает возвратно поступательное движение вдоль оси колеса При притирке уменьшается шум, снижается отклонение профиля, плавность и чистота поверхности зубьев

Улучшение качества обрабатываемой поверхности и повышение производительности достигается специальной смесью, состоящей из мелкого абразивного порошка и керосина Значительные погрешности зубьев притирка не исправляет Увели«1ение продолжительности притирки сверх оптимальной приводит к искажению профиля зубьев

3.6. РАСЧЕТ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС НА ПРОЧНОСТЬ

3 б 1 виды РАЗРУШЕНИЯ ЗУБЬЕВ И СПОСОБЫ ИХ РАСЧЕТА НА ПРОЧНОСТЬ

Основными видами разрушения зубьев яв<-ляются поломка, усталостное выкрашивание рабочих поверхностей, пластические деформации или хрупкое разрушение, абразивный износ, заедание

1 Поломка (излом, изгиб) зубьев - наиболее опасный вид разрушения

Различают статический изгиб, возникаемый в результате действия больших перегрузок, в том числе и одноразового приложения, и усталостный изгиб - от действия переменных многократно повторяющихся нагрузок либо повторных перегрузок, вызывающих малоцикловую усталость Поломка зубьев наблюдается у чугунных или стальных колес с твердостью рабочих поверхностей НВ > 350 В колесах с низкой



твердостью рабочих поверхностей НВ <. 350 несущая способность лимитируется не изгиб-ной, а контактной прочностью, поэтому поломки зубьев наблюдаются реже.

Повышение изгибной прочности достигается увеличением опасного сечения (увеличением модуля, положительным смещением инструмента при нарезании), снижением концентрации напряжений в переходной части ножки зуба (увеличением радиуса выкружки, применением различных видов упрочнений поверхности зубьев в зоне действия максимальных напряжений).

2. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев - наиболее распространенный вид разрушения закрытых передач, работающих при обильной смазке.

В результате длительного действия переменных по величине контактных напряжений на рабочих поверхностях зубьев возникают усталостные трещины, дальнейшее развитие которых приводит к отделению частиц металла. В передачах, работающих в условиях абразивного износа, выкрашивание не наблюдается, так как поверхностные слои зубьев изнашиваются раньше, чем успевают развиваться усталостные трещины

Повышение сопротивляемости выкрашиванию обеспечивается увеличением приведенных радиусов кривизны сопряженных профилей, возрастанием твердости поверхности зубьев и точности изготовления и монтажа передачи, правильным выбором смазки.

3. Пластические деформации или хрупкое разрушение рабочих поверхностей наблюдается при больших перегрузках.

В передачах с твердостью рабочих поверхностей зубьев НВ <. 350 возникают пластические деформации, которые начинаются у полюсной линии с последующим сдвигом в направлении вектора скорости скольжения. При твердости поверхностей зубьев НВ >350 обычно наблюдается хрупкое разрушение.

Пластические деформации или хрупкое разрушение предупреждаются расчетом зубьев по наибольшим пиковым нагрузкам.

4. Абразивный износ зубьев - основная причина выхода из строя открытых передач. В закрытых передачах при качественных уплотнениях и надлежащей смазке абразивный износ практически отсутствует.

Основные меры предупреждения износа - выбор геометрии зацепления, при которой достигается уменьшение скорости скольжения, надежная защита от загрязнения, повышение твердости рабочих поверхностей зубьев.

5 Заедание рабочих поверхностей наблюдается в тяжелонагруженных быстроходных передачах. При больших удельных нагрузках и высоких скоростях скольжения в зоне контакта повышается температура, способствующая разрушению масляной пленки, в результате чего происходит местное молекулярное сцепление контактирующих поверхностей (металлическое соединение - схватывание). Открытые

Таблица 3.13. Формулы для расчета цилиндрических колес на выносливость

Проверочный расчет -1-

Проектировочный расчет

Контактная выносливость

a„ = ZZZ,y ---.-[Оя1

(3.15)

Cf=ZZZ/lHi.4±llafj] (3.15) V dull и

dtoi = I / -... - • -Т7- мм

(3.16)

Выносливость при изгибе

(3.17) (3.17)

KTplKpaKpKF„cos%

Ypy мм (3.18)

Fl Р2

* Из двух соотношений и в форТиулы (3.18), (3.18) подставляется большее.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54