Файл: Баренбойм, А. Б. Малорасходные фреоновые турбокомпрессоры.pdf

Применяемые материалы

Для зубчатых колес применяются чугун, стальное литье, угле­ родистая и легированная стали.

Применение чугунного и стального литья имеет преимущество с точки зрения получения готовой отливки независимо от размеров. Однако в этом случае уменьшается предел допускаемой окружной скорости и значение допускаемых напряжений. При стальном литье обычно применяются марки 45Л и 55Л, имеющие предел прочности при растяжении 55—60 кгімм2.

Из марок чугуна наиболее употребительными являются серый чугун СЧ28-48, СЧ32-52-, СЧ35-56 и другие. В последнее время на­ чали применять для зубчатых колес модифицированный серый чугун различных марок МСЧ 32—52, МСЧ 35—56 и др.

Кованая сталь применяется при размерах заготовок до 500—600 мм. С увеличением размеров следует применять литье, однако в тех случаях, когда по условиям работы передачи для зубьев требуется применение более качественного материала, при­ бегают к составному зубчатому колесу, у которого колесо литое, а зубчатый венец — из требуемого качественного материала. Марку кованой углеродистой стали не следует применять ниже Ст-5. Для получения более высоких механических свойств стали применяют улучшение, т. е. закалку с высоким отпуском. В ряде случаев, когда лимитирует поверхностная прочность зуба, целесообразно

температуры отпуска стали при условии сохранения пластичных свойств стали.

Влияние температуры отпуска на поверхностную твердость для

Как уже упоминалось, при НВ = 300—350 нарезание зубчатых колес может производиться после термообработки. При нарезании крупных колес корабельных турбозубчатых агрегатов вопрос луч­ шей обрабатываемости имеет существенное значение и поэтому для таких колес поверхностную твердость не делают выше 250 кг/мм11.

Твердость выше 350 кг/мм2 может быть достигнута сплошной закалкой с низким отпуском, поверхностной закалкой, цементацией, азотированием или цианированием. В этом случае нарезание зубьев производится до термообработки с последующим исправлением профиля шлифованием, что при больших размерах колес, вызывает ряд затруднений. При ударных нагрузках целесообразно сохранить мягкую сердцевину зуба, чего нельзя осуществить при сплошной закалке.

При цементации следует применять сталь с содержанием угле­ рода в среднем 0,1—0,2%, а при сплошной и поверхностной за­ калке — 0,3—0,5%.

Из неметаллических материалов применяется текстолит, являю­ щийся продуктом прессования полотняной ткани, сложенной слоями и пропитанной специальной смолой, и лигнофоль, представ­ ляющий собою прессованную древесину, также пропитанную специальной смолой. Обычно из текстолита или лигнофоля изготов­ ляют шестерню, работающую с чугунным или стальным колесом. Преимущество этих колес — бесшумность работы, а также то, что из-за малой чувствительности к динамическим нагрузкам нет необ­ ходимости в большой точности изготовления. Учитывая низкие механические качества текстолита и лигнофоля, естественно, что эти колеса отличаются небольшой нагрузочной способ­ ностью.

Характеристика некоторых марок текстолита и лигнофоля при­ ведена ниже

Так как в зубчатой передаче работа шестерни протекает в не­ сколько более тяжелых условиях, чем колеса (большая частота перемен нагрузок), то материал для шестерни рекомендуется выби­ рать с поверхностной твердостью на 20—30 единиц больше, чем для колеса, что способствует также уменьшению возможности заедания.

Для предварительного выбора материала можно пользоваться ориентировочными данными табл. 31, где для различных мате­ риалов и классов точности приведены значения Nn\, пользуясь

которыми можно выбрать ориентировочно материал шестерни

(при НВ<. 350 KZjMM2),

178

Т а б л и ц а 31

Метод выбора материала ясен из нижеследующего примера. Предположим, что надо выбрать материал для шестерни косозубой зубчатой передачи редуктора по следующим данным

2)класс точности обработки — второй;

3)максимальная скорость г>тах = 9 м/сек.

Коэффициент концентрации kB

Неравномерность распределения нагрузки по длине зуба явля­ ется следствием деформации валов, колес и неточности монтажа.

Как видно из рис. 159, а, окружное усилие является сосредото­ ченной нагрузкой для вала*. Это усилие для вала шестерни и вала колеса направлено в прямо противоположные стороны, вследствие чего и упругие линии валов займут зеркальное положение относи­ тельно оси, что утрированно показано на рис. 159,6. Если зубчатые колеса по длине вала будут расположены несимметрично относи­ тельно опор, как указано на этом рисунке, то шестерня и колесо займут непараллельное положение, что и приведет к неравномер­ ному взаимному прилеганию зубьев. При расположении колес

* В действительности эта нагрузка является распределенной по длине участка, равной ширине колеса, но часто при расчете вала ее считают сосредото­ ченной.

в середине параллельность зубьев может сохраниться. Следова­ тельно, неравномерное прилегание зубьев вызовет неравномерную интенсивность нагрузки по длине, что является причиной возникно­ вения концентрации напряжений по длине зуба.

Чем больше деформация валов, тем больший перекос будут иметь колеса. При консольном расположении колес возможность перекоса будет больше, чем при расположении между опорами.

Чем больше жесткость валов зубчатой передачи, тем меньше про­ гиб, тем, следовательно, будет меньше перекос колес. Поэтому в зубчатых передачах бывает целесообразно повысить жесткость вала увеличением его диаметра.

Неточность монтажа является также причиной перекоса зубча­ тых колес. Неточности будут меньше, если подшипники валов монтируются на одной раме или в одной коробке, имея одну общую базу, как бывает в редукторах. В открытых передачах подшипники валов обычно монтируются на равных базах, поэтому в открытых передачах имеется большая опасность перекоса, а следовательно, и неравномерного прилегания зубьев. Деформация кручения колес является также причиной неравномерного прилегания зубьев. Очевидно, чем меньше длина зубьев, тем меньше будет величина абсолютного перекоса и неравномерность „распределения нагрузки.

С увеличением длины зуба В прочность его должна возрасти. Однако это будет происходить лишь до некоторого предельного увеличения длины зуба, при котором отрицательные факторы, связанные с этим увеличением (концентрация нагрузки), начнут

превалировать. В косозубых колесах в зацеплении одновременно находятся несколько пар зубьев. Поэтому для таких колес отрица-

180

'гёльное влияние увеличения длины зуба будет сказываться меньше, чем для прямозубых.

Аналитическое определение предельного значения длины зуба и величины коэффициента концентрации нагрузки является зада­ чей чрезвычайно сложной. Поэтому на практике пользуются

ориентировочными таблицами рекомендуемых значений ~ и kB.

В табл. 32 приведены рекомендуемые ориентировочные зна­ чения отношения длины зуба В к диаметру делительной окруж­

ности ведущего колеса (шестерни) dAl для различных случаев

ß

181