8. Материалы зубчатых колес и термообработка

Выбор материалов и термообработки зубчатых колес зависит от:

• критериев работоспособности, условий нагружения, назна­чения машин, в которых работают передачи;

• равнопрочное™ зубьев шестерни и колеса, например по кон­тактной и изгибной прочности;

в возможности приработки зубьев;

• технологии изготовления колес;

• конструкции, размеров и точности изготовления зубчатых колес;

• экономических показателей.

Цементацияс последующей закалкой позволяет полу­чить твердость поверхностей зубьев 56...64 HRC₃ и вязкую сердце­вину, хорошо сопротивляющуюся изгибным напряжениям. Глуби­на цементации - 0,2т_п, но не более 1,5...2 мм. Недостатками це­ментации являются: искажение формы зуба, возможность продав-ливания хрупкого цементированного слоя (особенно при передаче динамических нагрузок) из-за недостаточной прочности сердцеви­ны, плохая прирабатываемость зубьев.

Азотированиеобеспечивает наибольшую твердость поверхностей (до 70 HRC₃), высокую износостойкость, малое ис­кажение формы зуба, что позволяет получать колесо 7-й степени точности без шлифования или притирки. Применяется, для быст­роходных точных передач, работающих без ударов, а также в тех случаях, когда необходимы малая масса и габариты передач и вы­сокая точность колес без шлифования. Недостатками азотирова­ния являются: плохая прирабатываемость зубьев, малая толщина упрочненного слоя (0,2...0,5 мм), его хрупкость.

Поверхностнаязакалкаосуществляется чаще всего с нагревом ТВЧ, причем при т_п>3 мм возможна закалка по про­филю зуба, твердость достигает 48...54 HRC₉, сердцевина вязкая, хорошо сопротивляющаяся ударным нагрузкам. Объемнаязакалкаприменяется главным образом в условиях индивидуального производства. Ее недостатки: искаже­ние профиля зубьев, плохая прирабатываемость, низкое сопротив­ление динамическим нагрузкам, большая неоднородность предела выносливости по изгибным напряжениям, зависимость твердости от размеров заготовки. Для объемной закалки используются стали 45, 40Х, 35ХМ, 40ХН.

Газоваянитроцементацияс последующим низким отпуском позволяет получить твердость 57...63 HRC₃. Толщина упрочненного слоя 0,3...0,8 мм, коробление незначительное, по­этому шлифование не нужно. Область применения - зубчатые колеса небольших размеров в массовом и крупносерийном произ­водстве, применяются стали 20Х, 35Х, 40Х, 25ХГМ, 25ХГТ и др.

Нормализацияиспользуется для поковок и отливок из углеродистых и легированных сталей с целью снятия остаточных напряжений, а также наклепа и обеспечивает равномерную струк­туру материала по всему объему заготовки. Зубчатые колеса быст­ро прирабатываются, однако несущая способность этих колес по контактной прочности низкая

9. Способы стопорения резьбовых соединений

Самоотвинчивание разрушает соединения и может привести к аварии. Предотвращение самоотвинчивания особо необходимо пря вибрациях. Вибрации понижают трение и нарушают условие самоторможения в резьбе. Три основных принципа стопорения:

1 контргайка, пружинная шайба(повышает и стабилизирует трение в в резьбе). Контргайка создаёт дополнительное напряжение и трение в резьбе.

2 жесткое соединение гайки со стержнем винта шплинтом,

3. жесткое соединение гайки с деталью спец. шайбой или планкой

10.Распределение осевой нагрузки винта по виткам резьбы.

Р аспределение осевой нагрузки винта по виткам резьбы. На рис. 1.15 изображена схема винтовой пары. Осевая нагрузка винта передается через резьбу гайке и уравновешивается реакцией ее опоры. Каждый виток резьбы нагружается соответственно силами F₁ F₂, ..., F_z, где z —число витков резьбы гайки. Сумма Fi= F

В общем случае Fi не равны между собой. Задача о распределении нагрузки по виткам статически неопределима. Для ее решения уравнения равновесия дополняют уравнениями деформаций. Впервые она была решена Η. Е. Жуковским в ' 1902 г. Не излагая это сравнительно сложное решение, ограничиваемся качественной оценкой причин неравномерного распределения нагрузки. В первом приближении полагаем, что стержень винта и гайка абсолютно жесткие, а витки резьбы податливые. Тогда после приложения нагрузки F все точки стержня винта (например, А и В) сместятся одинаково относительно соответствующих точек гайки (например, С и D). Все витки получат равные прогибы, а следовательно, и равные нагрузки (рис. 1.15, а). Во втором приближении полагаем стержень винта упругим, а гайку оставляем жесткой. Тогда относительное перемещение точек А и D будет больше относительного перемещения точек В и С на значение растяжения стержня на участке АВ. Так как нагрузка витков пропорциональна их прогибу или относительному перемещению соответствующих точек, то нагрузка первого витка больше второго и т. д. В действительности все элементы винтовой пары податливы, только винт растягивается, а гайка сжимается. Перемещения точки D меньше перемещений точки С на значение сжатия гайки на участке CD. Сжатие гайки дополнительно увеличит разность относительных перемещений точек А й D, В и С и т. д., а следовательно, и неравномерность нагрузки витков резьбы. Все изложенное можно записать с помощью математических символов. Обозначим Δ_А, Δ_В, Δс, Δ_D перемещения соответствующих точек. Вследствие растяжения участка АВ винта Δ_В<Δ_А, а вследствие сжатия участка CD гайки Δ_D<Δ_C. Относительное перемещение точек АиD В и С Δ_AD =Δ_A — Δ_D,    Δ_ВС = Δ_В — Δ_С. Учитывая предыдущие неравенства, находим Δ_AD> Δ_ВС. Следовательно, нагрузка первого витка больше нагрузки второго и т. д. График распределения нагрузки по виткам, полученный на основе решения системы уравнений для стандартной шестивитковой гайки высотой H=0,8d, изображен на рис. 1.15, б. В дальнейшем решение Η. Е. Жуковского было подтверждено экспериментальными исследованиями на прозрачных моделях. График свидетельствует о значительной перегрузке нижних витков и нецелесообразности увеличения числа витков гайки, так как последние витки мало нагружены. По этому условию нецелесообразно применение мелкихрезьб (при высоте гайки Н=const).

График распределения нагрузки по виткам, полученный на основе решения системы уравнений для стандартной шестивитковой гайки высотой H=0,8d, изображен на рис. 1.15, б. В дальнейшем решение Η. Е. Жуковского было подтверждено экспериментальными исследованиями на прозрачных моделях. График свидетельствует о значительной перегрузке нижних витков и нецелесообразности увеличения числа витков гайки, так как последние витки мало нагружены. По этому условию нецелесообразно применение мелкихрезьб (при высоте гайки Н=const). Теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать конструкции