Основной причиной выхода из строя зубчатых колес является повреждение активных поверхностей зубьев в результате развития усталостного выкрашивания. В расчетах прочности вводят ограничения по контактным напряжениям, допустимые величины которых определяются на основании механических свойств материалов зубчатых колес.

Традиционными материалами, применяемыми для изготовления зубчатых колес являются конструкционные углеродистые и легированные стали. В технологическом процессе изготовления зубчатых колес и валов предполагается термическая обработка заготовок, которая изменяет механические свойства их материалов, в частности, твердости поверхности НВ или HRC. Так при нормализации ("Н") или улучшении ("У") твердость заготовки не превышает НВ 350, а при закалке "З" и цементации "Ц" или азотировании поверхности достигается большая твердость НВ> 350 (HRC 56 –63). При твердости НВ<350 с целью улучшения условий контактной прочности принимают материал для шестерни на 10 –30 единиц выше, чем для колеса.

В процессе термической обработки механические свойства материалов, как правило, неравномерны по толщине заготовки и по этой причине для детали в целом они определяются диаметром ее заготовки.

По марке материала шестерни, приведенной в задании, выбираем для шестерни сталь 45 с термообработкой улучшением НВ 240, а для колеса тоже сталь 45 с термообработкой нормализацией НВ 215.

Примем предварительно: для шестерни диаметр заготовки до 100 мм, а для колеса до 400 мм. При этом имеем:

-для материала шестерни: предел текучести =440 МПа, предел прочности =780 МПа;

-для материала колеса: предел текучести =280 МПа, предел прочности =550 МПа.

Рассчитаем допускаемые контактные напряжения для материала шестерни и колеса. Для чего по заданной долговечности t=30 000 час. определяем число рабочих циклов:

-шестерни 60 960 30000=1,72 109;

-колеса 60 480 30000=0,86 109;

При > 10 7 принимаем коэффициент долговечности =1

Коэффициент безопасности для колес из нормализованной и улучшенной стали, а также при закалке принимают =1,1 – 1,2.

Примем =1,15.

Допускаемые контактные напряжения для материалов зубчатой передачи определяются по формуле

,

где - предел контактной выносливости при базовом числе циклов. Принимаем при НВ£350 НВ = 2 НВ +70, тогда:

-для шестерни = 550 МПа;

478,3 МПа;

-для колеса = 500 МПа.

434,8 МПа;

Другое по теме:

Энергооборудование вагонов
Электрооборудование применяемое в современных пассажирских вагонах используется для освещения салонов, купе, коридоров, туалетов; вентиляции помещений вагона; отопления вагона и подогрева подаваемого в него воздуха зимой; охлаждение подаваемого воздуха летом; охлаждение продуктов питания ...

Авиационный двигатель ПС-90А и его масляная система
Краткая характеристика двигателя пс-90а Рис. 1. Общий вид двигателя ПС-90А ...

Инвестиции в развитие железнодорожного транспорта
Ресурсы Земли истощаются, а потребности землян растут, что побуждает к поиску новых возможностей жизнеобеспечения. Это обстоятельство в значительной степени обусловило ход интеграционных процессов в мире: на Американском континенте, в Азиатско-Тихоокеанском, Центрально-азиатском реги ...