Выбор материалов червяка и червячного колеса

В силовых червячных передачах при длительной работе применяют червяки, изготовленные из сталей 45, 40Х, 40ХН, 35ХГСА, 18ХГТ с объемной или поверхностной закалкой токами высокой частоты (ТВЧ) до твердости
45-55 HRC с последующим шлифованием и полированием витков.

Червячное колесо обычно выполняют составным: зубчатый венец и центр колеса из углеродистой стали или серого чугуна.

Зубчатые венцы червячных колес изготавливают из материалов с хорошими антифрикционными и противозадирными свойствами.

В современных передачах червячные колеса выполняют преимущественно из бронзы. Материалы для червячных колес и их механические характеристики приведены в табл. 3.2.1.

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

Ожидаемое значение скорости скольжения

(3.2.1)

где n₁ – частота вращения червяка, мин^-1;

T₂ – вращающий момент на червячном колесе, Н·м.

При скорости скольжения ν_s ≥ 5 м/с венцы червячных колес изготавливают из оловянных бронз. Для тихоходных передач при ν_s ≤ 5 м/с применяют безоловянные бронзы.

Таблица 3.2.1

Механические характеристики материалов червячных колес

Определение допускаемых контактных напряжений для червячного колеса

Допускаемые контактные напряжения для червячных колес из оловянных бронз определяют из условия обеспечения контактной выносливости материала, а для безоловянных бронз выбирают из условия сопротивления заеданию без учета числа циклов нагружения.

Допускаемые контактные напряжения для материала венца червячного колеса

, МПа (3.2.2)

где σ_Hlim – предел контактной выносливости зубьев колеса при базовом числе циклов нагружения N_H0=10⁷;

C_V – коэффициент, учитывающий интенсивность износа материала колеса. Для безоловянных бронз C_V­ = 1,0, для оловянных бронз: при м/с; С_V=0,8 при м/с;

Z_N – коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагружения передачи

. (3.2.3)

Расчетное число циклов нагружения зубьев червячного колеса за весь срок службы при постоянном режиме работы передачи

, (3.2.4)

где n₂ – частота вращения колеса, мин^-1;

L_h – срок службы передачи;

, (3.2.5)

где L – число лет работы передачи;

K_Г – коэффициент годового использования передачи, K_Г = 0,85;

K_С – число смен работы передачи в сутки.

Если по расчету N_k > 25·107, то принимают N_k = 25·10⁷, и тогда коэффициент долговечности Z_N = 0,67.

Для безоловянных бронз принимают Z_N = 1.

К режимам постоянного нагружения относят режимы работы с отклонениями нагрузки до 20 %. При этом за расчетную обычно принимают нагрузку, соответствующую номинальной мощности двигателя.