Минимально допустимое значение модуля можно определить из расчёта на изгиб. Однако, при этом в большинстве случаев получаются зацепления с очень мелкими зубьями, применение которых ограничено практикой.
Поэтому значения модуля m n выбирают ориентируясь на практические рекомендации, а затем производится проверка прочности на изгиб:
Выбор подходящих легирующих элементов позволяет точно контролировать прокаливаемость с поверхности на сердечник. Соответствующая сталь зависит от размера обрабатываемой детали, поскольку цель состоит в создании прочной, жесткой, закаленной мартенситной структуры в ядре.
Таблица 1: Стандартные упрочняющие стали. Молибден используется в цементационных сталях для повышения прокаливаемости низкоуглеродистой стали и одновременного ужесточения высокоуглеродистого материала. Он особенно эффективен при больших поперечных сечениях, таких как ветротурбинные механизмы. Молибден не окисляется во время цементации, поэтому он не вызывает повышенного растрескивания поверхности и отслаивания. Это также означает, что он не теряется реакцией, но остается в сплаве для обеспечения эффективного упрочнения.
Для обычных передач
редукторного типа
10.7. Расчёт зубчатых передач при перегрузках.
Этот расчёт проводит только в случае запланированных перегрузок.
,
(9)
,
(10)
Ветроэнергетика - основной движущий фактор для развития цементной стали
Механизмы, используемые в больших ветровых турбинах, подвержены экстремальным нагрузкам на боках и пальцах их зубов, особенно когда происходят внезапные изменения скорости ветра или жестких остановок. Жесткий корпус и жесткий сердечник приводят к более износостойкому механизму, способному выдерживать высокие ударные нагрузки. Редукторы ветротурбины предназначены для минимизации механических шумов для бесшумной работы, но шум при передаче увеличивается в течение жизни из-за истирания зубчатых поверхностей зубчатых колес.
здесь
и
- напряжения при перегрузке (Т пик)
соответственно контактные и при изгибе,
Т пик – момент при перегрузке,
Т max – максимальный длительно действующий момент (определяется по графику нагрузки),
Увеличение жесткости поверхности и износостойкость зубчатых колес, таким образом, уменьшит шум коробки передач. Низколегированные стали, обычно используемые для процессов упрочнения, неприменимы, когда требуются длительный срок усталости и высокая вязкость. Что касается дальнейшей оптимизации науглероживающих сталей для больших и тяжело нагруженных шестерен, можно определить следующие приоритеты. Повышенная прочность на растяжение и прочность на растяжение Повышенная прочность на изгиб как в сердечнике, так и в корпусе Улучшенная прокаливаемость Низкое искажение при гашении Улучшенные свойства при повышенных рабочих температурах. Для достижения этих целей необходимо атаковать несколько источников деградации собственности.
и
- напряжения, определённые при нагрузке
Т max ,
и
- допускаемые напряжения при перегрузке.
Межзеренное окисление в науглероженном слое может инициировать перелом усталости, снижая усталостную прочность зуба. Это также вызывает мягкую зону вблизи поверхности науглероженного слоя. Таким образом, устранение аномалий в структуре поверхности является важной целью при разработке механизмов с высокой усталостной прочностью. Повышение температуры отпуска улучшает ударную вязкость, но требует повышенного сопротивления закалке, чтобы не потерять силу. Первоначальный подход к реализации этих улучшений заключается в корректировке химического состава стали с использованием следующих рекомендаций.
Так как нагрузка при перегрузке действует кратковременно, то значения допускаемых напряжений при перегрузке выбирают высокими.
- при Т.О. – Н., У.,
объёмная закалка,
- при Т.О.- цементация,
закалка ТВЧ, азотирование,
Это обеспечит лучшую механическую поддержку карбюризированного корпуса или потенциального покрытия с твердой поверхностью. Разумеется, просто повышение насыпного содержания углерода также повышает устойчивость, но этот подход приносит в жертву жесткость. На рисунке 1 показано влияние композиционных модификаций на прокаливаемость эталонной науглероживающей стали 18%. Очевидный эффект добавления карбидных формиров. На этом рисунке сплошная линия показывает прокаливаемость эталонной стали.
После закалки цементированного компонента его закалка улучшает ударную вязкость. Более высокие температуры закалки дают более высокую ударную вязкость с соответствующей потерей твердости и прочности. Поэтому выбор температуры отпуска должен уравновешивать эти конфликтующие эффекты.
- при НВ
,
- при НВ>350.
10.8. Порядок расчёта цилиндрических зубчатых передач.
а) Закрытые передачи.
Редукторы стали широко распространяться с развитием моторных технологий. Все двигатели, за исключением тех, которые применяют их внутреннее вращение напрямую, требуют своего рода редуктора. Вряд ли было бы преувеличением сказать, что везде, где есть мотор, вы также найдете редуктор. Они сохранили непоколебимое присутствие, и новые рынки продолжают открываться для них.
Непрерывная передача и остановка из-за низкого отношения контакта. Редукторы - это устройства, которые уменьшают скорость вращения двигателя до оптимальной скорости, одновременно увеличивая крутящий момент. Установка редукторов между двигателем и устройством, который он обеспечивает, позволяет контролировать крутящий момент и скорость вращения. Эти устройства имеют обширные приложения, от промышленных машин, таких как роботы и несущие линии на заводе-изготовителе, до винтов на судах или пропеллерах на самолетах.
1. Задавшись материалом и Т.О., по формулам 2 или 6 из расчёта на контактную прочность определяют межосевое расстояние a w ;
2. Задавшись
коэффициентом
,
определяют модуль зацепления по формуле
и
остальные геометрические параметры.
Кроме того, модуль должен находиться в
пределах
.
Модуль должен быть стандартной величины.
В машиностроении m n
.
Зубчатые колеса часто используются в механизме редукторов, но поскольку общие механизмы имеют ограниченный коэффициент контакта, трения и обрывы из-за удара являются общими. Наибольшей особенностью этих продуктов является их прочность и долговечность, достигаемые с использованием сырья, такого как высокоуглеродистая хромистая несущая сталь. Записи показывают, что они использовались во время Второй мировой войны в машинах для удлинения и втягивания шасси на истребители. По сравнению с существующими гидравлическими приводами они были более прочными, имели меньше дефектов, таких как утечки масла, и их легче ремонтировать.
3. По формулам 1 или 5 производится проверка прочности зубьев при уточнённых геометрических параметрах.
4. По формулам 3 или 7 производится проверка прочности зубьев на изгиб.
5. При необходимости, по формулам 9 и 10 производится проверка прочности зубьев при перегрузках.
б) Открытые передачи.
1. Задавшись материалом и Т.О., по формулам 4 или 8 из расчёта на изгиб определяется модуль зацепления. Величина m n – величина стандартная.
И даже сегодня эти преимущества остаются непревзойденными. Два зубчатых колеса с одинаковыми формами зубчатых колес покрыты смещенными фазами, чтобы увеличить количество задействованных зубцов, что улучшило эффективность и долговечность передачи энергии. Разумеется, технические инновации в деталях, такие как лучшее сырье для зубчатых колес, лучшая смазка благодаря улучшенной точности наплавки и компьютеризованным технологиям проектирования, сыграли большую роль в создании более компактных продуктов.
Это довольно буквально глобальные продукты. И даже сейчас, через 70 лет после того, как было произведено первое подразделение, не было конца для технологических инноваций или новых областей спроса. Одним из таких рынков являются ветряные турбины. Ожидается, что с учетом изменений в отношении возобновляемых источников энергии на позитивные стороны ожидается увеличение мощности ветрогенераторов по всему миру. При ветровой энергии основной блок ветряной мельницы должен поворачиваться с минимальными приращениями, следуя направлению ветра.
2. Задавшись числом зубьет шестерни z 1 =20 – 25 определяют остальные геометрические парпметры.
3. По формулам 3 или 7 производится проверка прочности зубьев на изгиб при уточнённых геометрических параметрах.
4. По формуле 10, при необходимости, производится проверка прочности зубьев при перегрузках.
11. Конические зубчатые передачи.
Относятся к
передачам, у которых оси валов пересекаются
под некоторым углом
.
Наиболее распространены передачи с
углом
.
Привод высоты должен также регулировать угол лопастей в зависимости от силы ветра. Мы предлагаем вам комплексное обслуживание: консультации по строительству, расчет, производство и обеспечение качества - все из одного источника. То есть, со сравнительно небольшим диаметром, могут передаваться очень высокие крутящие моменты. Это позволяет позиционировать ваши изделия или изделия с положительной подгонкой и с максимальной точностью. Они производят детали самого высокого качества с максимальной производительностью. Сборка и разборка просты, быстры и требуют небольшого времени. Это снижает затраты при сборке машины, а затем во время работ по техническому обслуживанию и ремонту. Во время сборки центр деталей сам по себе. Вы экономите затраты на сложную работу по выравниванию. Демонтаж соединения занимает небольшое пространство, только пространство высоты зуба. Это упрощает обслуживание и снижает затраты. Мы забиваем и затвердеваем зубы, используя специально разработанные процедуры. Это уменьшает затраты на жизненный цикл вашей машины. Валы и шестерни в передачах, насосах, вентиляторах, компрессорах и турбинах Столы поворотные указательные, башенки и дисковые башни в станках Соединения в газовых и паровых турбинах Фланцевые соединения с валами Соединения в метрологии, робототехнике и медицине Соединения в воздухе и пространстве -приводные коленчатые валы Замена сложных цельных поковок. Вы экономите драгоценное пространство в своей конструкции. . Передача фрикционными колесами.
Конические передачи сложнее цилиндрических в изготовлении и монтаже. Для нарезания конических колёс требуются специальные станки и специальный режущий инструмент (станки типа «Глиссон» или «Комсомолец»). Кроме допусков на размеры зубьев здесь необходимо выдерживать допуски на угловые размеры, а при монтаже обеспечивать совпадение вершин делительных конусов. Выполнить коническое зацепление с той же степенью точности, что и цилиндрическое, много труднее. Пересечение осей валов затрудняет размещение опор, Одно из конических зубчатых колёс, как правило, располагают консольно (обычно шестерню). При этом увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине зуба. В коническом зацеплении действуют осевые силы, которые усложняют конструкцию опор.
Он состоит в передаче движения между двумя фрикционными колесами благодаря силе трения. Для этого контактные поверхности должны быть выполнены из материала с высоким коэффициентом трения, чтобы предотвратить их занос. Но в дополнение к материалу важна и сила, с которой они соединены.
Вращение двух колес отменено. Для расчета коэффициента передачи радиус проводника делится между радиусом проводника. Его также можно выполнять с помощью диаметров или с оборотами в минуту. Контакт происходит между внутренней поверхностью большего колеса и внешней стороной меньшего колеса. Оба вращаются в одном направлении. Коэффициент передачи рассчитывается так же, как и во внешних, и для вычисления расстояния между его осями радиус ведущего должен быть вычтен за вычетом радиуса проводника.
Всё это приводит к тому, что по опытным данным нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет лишь около 0,85 цилиндрической. Поэтому они применяются лишь по условиям компоновки механизмов, когда надо располагать валы под углом.
При выборе материалов необходимо обеспечивать прочность зубьев на изгиб, стойкость поверхностных слоев зубьев (контактная прочность) и сопротивление заеданиям. Несущая способность по контактной прочности пропорциональна квадрату твердости зубьев, поэтому для повышения несущей способности передачи и уменьшения габаритов целесообразно применять стали, закаливаемых до значительной твердости. Однако высокая твердость снижает сопротивление изгибу, поэтому вместо объемной закалки (где закаливается весь объем материала зубчатого колеса) применяют поверхностную термическую и химико-термическую обработку (поверхностная закалка ТВЧ, цементация, азотирование и др.), которые придают высокую твердость поверхности зубьев (для высокой контактной прочности) и сохраняют вязкую сердцевину (для высокой изгибной прочности).
Они имеют форму усеченного конуса, и контакт между их боковыми поверхностями. Они используются, когда трансмиссионные валы не параллельны. Как и в случае с внешними колесами, они также создают инверсию поворота. Передача передач. Зубчатое колесо представляет собой круглый механизм, который передает движение через зубы. Зубы окружают колесо вокруг его периметра. Существуют различные типы звездочек в зависимости от их формы, размещения зубов; например. Конические шестерни: винтовые, цилиндрические и т.д.
Передача движения между осями должна выполняться с помощью звездочек с одинаковым шагом и одним и тем же зубчатым модулем. В системе из 2 зубчатых колес гомологично называется «корона»? на шестерню большего диаметра и шестерню? к меньшему диаметру. Если приводной вал имеет меньший диаметр, чем ведомый вал, создается механизм уменьшения.
При изготовлении стальных зубчатых колес применяют следующие виды термической обработки:
· Нормализация
позволяет получить твердость 180…220 …
HB, поэтому нагрузочная способность относительно невелика, но при этом зубья колес хорошо прирабатываются и сохраняют точность, полученную при механической обработке. Нормализованные колеса обычно используют во вспомогательных механизмах, например, в механизмах ручного управления.
Если ведомый вал имеет меньший диаметр, генерируется ускорительный механизм. Его работа состоит в том, что моторный редуктор вращается в одном направлении, благодаря двигателю и соприкасается со второй шестерней, заставляет его двигаться в противоположном направлении. Скорость вращения колеса будет зависеть от скорости шестерни и ее диаметров.
Цилиндрические шестерни цилиндрической шестерни характеризуются их косыми зубцами по отношению к оси вращения. В этих передачах движение передается так же, как и в цилиндрических с прямыми зубами, но с большими преимуществами. Оси спиральных передач могут быть параллельны или пересекаться, как правило, при 90 °.
Применяемые стали: 40, 45, 50 и др. Для повышения стойкости против заедания шестерни и колеса следует изготавливать из разных материалов.
· Улучшение позволяет получить твердость поверхности и сердцевины 200…240 HB (для небольших шестерен 280…320 HB), нагрузочная способность несколько выше, чем при нормализации, но зубья колес прирабатываются хуже. Обычно улучшенные колеса применяют в условиях мелкосерийного и единичного производства при отсутствии жестких требований к габаритам.
Применяемые стали: 40, 45, 50Г, 35ХГС, 40Х и др.
· Объемная закалка до твердости 45…55 HRC. Закаливается весь объем материала (см. выше). В настоящее время почти не применяется, за исключением ремонтных предприятий, где нет возможности выполнить поверхностную закалку.
Применяемые стали: 40Х, в более ответственных случаях – 40ХН и др.
· Поверхностная закалка с нагревом токами высокой частоты (ТВЧ) до твердости 50…55 HRC при глубине упрочненного слоя до 3…4 мм – дает среднюю нагрузочную способность при достаточно простой технологии упрочнения. Оптимальная глубина прокалки 0,5…1 мм. Закалке ТВЧ обычно предшествует улучшение, поэтому механические свойства сердцевины – как при улучшении.
Изгибная прочность по сравнению с объемной закалкой выше в 1,5-2 раза. Из-за повышенной твердости зубьев передачи плохо прирабатываются. Размеры зубчатых колес практически неограниченны. Необходимо помнить, что при модулях менее 3…5 мм, зуб прокаливается насквозь, что приводит к значительному их короблению и снижению ударной вязкости.
Применяемые стали: 40Х, 40ХН, 35ХМ, 35ХГСА.
· Цементация (поверхностное насыщение углеродом) с последующей закалкой ТВЧ и обязательной шлифовкой позволяет получить поверхностную твердость 56…63 HRC при глубине упрочненного слоя 0,5…2 мм. Нагрузочная способность высокая, но технология упрочнения более сложная. Изгибная прочность по сравнению с объемной закалкой выше в 2-2,5 раза.
Широко применяют сталь 20Х, а для ответственных зубчатых колес, особенно работающих с перегрузками и ударными нагрузками, стали 12ХН3А, 20ХНМ, 18ХГТ, 25ХГМ, 15ХФ.
· Азотирование (поверхностное насыщение азотом) обеспечивает высокую твердость и износостойкость поверхностных слоев при глубине упрочненного слоя 0,2…0,5 мм, при этом не требуется последующая закалка и шлифование. Малая толщина упрочненного слоя не позволяет применять азотированные колеса при ударных нагрузках и при работе с интенсивным изнашиванием (при загрязненной смазке, попадании абразива). Длительность процесса азотирования достигает 40-60 часов. Обычно азотирование применяют для колес с внутренним зацеплением и других, шлифование которых затруднено.
Применяют молибденовую сталь 38Х2МЮА, но возможно азотирование сталей 40ХФА, 40ХНА, 40Х до меньшей твердости, но большей вязкости.
· Нитроцементация – насыщение поверхностных слоев углеродом и азотом в газовой среде с последующей закалкой обеспечивает высокую контактную прочность, износостойкость и сопротивление заеданиям, обладает достаточно высокой скоростью протекания процесса – около 0,1 мм/час и выше. В связи с малым короблением позволяет во многих случаях обойтись без шлифования. Содержание азота в поверхностном слое позволяет применять менее легированные стали, чем при цементации: 18ХГТ, 25ХГТ, 40Х и др.
· Лазерная закалка – обеспечивает высокую твердость до 64 HRC, не требует легирования, позволяет местное упрочнение, не вызывает коробление, хорошо автоматизируется, но процесс очень медленный.
Характеристики механических свойств распространенных сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес, после термической или термохимической обработки представлены в табл. 2.2.
Получение нужных механических свойств зависит не только от температурного режима термообработки, но и от наибольших размеров сечения заготовки D или толщины колеса (рис. 2.11).
При поверхностной термической обработке зубьев механические характеристики сердцевины зуба зависят от предшествующей операции – улучшения. Исключение составляют зубья с m < 3 мм, подвергаемые закалке ТВЧ: они прокаливаются насквозь, что приводит к значительному их короблению и снижению ударной вязкости.
Чугунные зубчатые колеса дешевле стальных, их применяют в крупногабаритных открытых передачах. Они имеют малую склонность к заеданию и хорошо работают при бедной смазке, но не выдерживают ударных нагрузок. Применяют серые чугуны СЧ 20…СЧ 35, а также высокопрочные магниевые чугуны с шаровидным графитом.
Колеса из неметаллических материалов имеют небольшую массу, не подвержены коррозии, бесшумны в работе. Но невысокая прочность, большие габариты, склонность к старению ограничивают их применение в силовых передачах. Обычно применяют пластмассовые зубчатые колеса в паре со стальной шестерней в слабонагруженных передачах для обеспечения бесшумности, или самосмазываемости, или химической стойкости. Стальные колеса при этом целесообразно закалить до 45 HRC и отшлифовать. К числу давно применяемых пластмасс относятся текстолит марки ПТ и ПТК и древесно-слоистые пластики ДСП-Г. Наиболее перспективными следует считать капролон, полиформальдегид и фенилон.