Пара трения: вал - зубчатая муфта
Нагруженность пары трения
Контурное давление, возникающее в паре трения: вал - зубчатая муфта определяется по формуле:
, (3.7)
где Dн – величина натяга, м;
d – диаметр вала, м.
Величина контурного давления для минимального натяга Dн.min = 3 мкм определяется по формуле:
, (3.8)
(3.9)
где d2 – наружный диаметр ступицы, м;
d – диаметр вала, м;
Е – модуль упругости, МПа (для стали Е = 2,1 × 105 МПа).
Тогда
Величину контурного давления для максимального натяга Dн.max = 68 мкм:
Возможный вид изнашивания
Так как данное сопряжение в паре трения высоко нагружено, то необходимо сделать проверку на реализацию внешнего трения. Для этого должно соблюдаться условие:
, (3.10)
где НВ – твердость по Бринеллю менее твердого тела, МПа;
D- комплексная характеристика шероховатости.
, (3.11)
где t0 и b фрикционные характеристики определяются по таблице [9];
Рс – контурное давление, МПа.
Условие внешнего трения выглядит следующим образом:
,
В данном случае Рс min = 2,14 МПа, то есть необходимое условие внешнего трения выполняется.
Наиболее характерным видом износа в данном случае является фреттинг-коррозия. Этот вид износа наиболее распространен на посадочных поверхностях полумуфт, зубчатых колес, подшипников качения, в деталях кривошипно–шатунных механизмов.
На интенсивность процесса изнашивания существенное влияние оказывает количество циклов нагружения.
Характерным признаком процесса фреттинг-коррозии в подвижных соединениях являются наличие темных полос по границам сопряжения. В соединениях с натягом в месте контакта появляются продукты окисления от светло-красно-коричневого до темно-коричневого цвета.
Обоснование и выбор материала вала и муфты.
Предотвратить или замедлить развитие процесса фреттинг-коррозии можно путем повышения твердости одной из деталей.
Так как вал передает большой крутящий момент, то для него целесообразно выбрать материал с лучшими механическими свойствами, чем для муфты.
В соответствии с данным видом изнашивания для вала выбирается материал сталь 40ХН, sв = 120 МПа, sт = 95 МПа, HRC = 50.
Материал муфты – сталь 45, sв = 120 МПа, sт = 95 МПа, HRC = 48.
Упрочняющая обработка
Повышение твердости достигается применением термической обработки улучшения (закалка с высоким отпуском). Ожидаемые механические свойства после термической обработки sв = 140 МПа, sт = 115 МПа, HRC = 55.
Смазочный материал
Для замедления фреттинг-коррозии применяется смазочный материал с противоизносными присадками. В данном случае жидкую смазку применять нельзя, поэтому применяется пластическая смазка, закладываемая в муфту. Муфта смазывается при каждом ремонте.
Определение правила выбора наилучшего решения
Определение наилучшего решения будет принято с использованием правила многокритериального выбора. Таким образом, выбор решения наиболее эффективно осуществляется путем сопоставления векторов оценок решений, так как основное количество оценок решений содержит показатели, которые невозможно объединит ...
Выбор стандартного давления
Стандартные давления нормализованы ГОСТ 12445-80. Завод изготовитель подъемных машин принимает давление 1,25 МПа. Более перспективными будут давления 1,6; 2,5 МПа. Принимаем давление 1,6 МПа. ...
Расчет геометрических параметров
Исходные данные для расчетов приведены в таблице 24. В таблицу 24 входят следующие параметры: z - число зубьев (соответственно к - колеса, ш - шестерни); m - модуль; б - угол профиля исходного контура; в - угол наклона зуба; x - коэффициент смещения; b - ширина венца колеса (шестерни); Fв - допуск ...