Детали машин и основы конструирования

Основы расчета прочности фрикционных пар. Материалы, применяемые для изготовления катков

Фрикционные пары выходят из строя по следующим причинам:

Усталостное выкрашивание наблюдается в передачах, работающих в масле, когда образуется жидкостное трение. В этих условиях рабочие поверхности разделяются слоем масла, а износ сводится к минимуму.

Износ наблюдается в передачах, работающих без смазки, или при отсутствии условий для образования режима жидкостного трения.

Задир поверхности связан с буксованием или с перегревом передачи при больших скоростях и нагрузках в условиях недостаточной смазки.

Все виды разрушения зависят от величины контактных напряжений, поэтому тела качения фрикционных пар рассчитывают на контактную прочность. Расчет контактных напряжений при касании по линии( тела качения – цилиндры, конусы, торы, ролики с образующими одного радиуса ) определяют по формуле:

 .

При начальном касании в точке ( все другие случаи):

,

N – нормальное давление( сила прижатия );

b – длина линии контакта;

Епр – приведенный модуль упругости материалов сопряженных катков

,

rпр – приведенный радиус кривизны тел качения в зоне контакта

,

m – коэффициент, зависящий от формы тел качения.

« - » - принимают тогда, когда одна из поверхностей вогнутая.

Формулы удобны для проверочного расчета. Для проектного расчета их преобразуют, принимая за искомые размеры катков.

В виду многообразия форм тел качения общей формулы расчета не получено, в каждом конкретном случае формулу Герца преобразуют индивидуально.

Для цилиндрических катков  мм,

,

b - запас сцепления,

f – коэффициент трения,

zМ –

Для конических катков  мм - размер в среднем сечении катка, где .

Для других случаев смотри справочники.

Материалы. Требования к материалам

высокая износостойкость и поверхностная прочность;

высокий коэффициент трения во избежание больших сил прижатия;

высокий модуль упругости во избежание повышенных потерь на трение, связанных с размерами площади контакта;

незасаливаемость в процессе работы;

малая способность к поглощению влаги.

Материалы: закаленная сталь по закаленной стали обеспечивает наименьшие габариты и высокий коэффициент полезного действия передач, но требуется высокая точность изготовления и высокая чистота отделки поверхности.

Наилучшие результаты получают от применения шарикоподшипниковых сталей ШХ15, 18ХГТ,18ХНВА и других. HRC³60 на поверхности.

Чугун по чугуну применяют в передачах со сложной конфигурацией тел качения, больших габаритах, чаще для работы всухую.

Поверхностный слой катков делают повышенной твердости путем закалки или отбелки. Поверхностный слой катков часто делают с обкладками из других материалов. Сочетание материалов сталь – пластмасса предъявляет менее высокие требования к точности изготовления и чистоты отделки поверхностей.

В связи с большим коэффициентом трения требуется меньшая сила прижатия, коэффициент полезного действия получается несколько ниже, а габариты больше. Более надежны конструкции, у которых ведущее тело изготовлено из менее твердого материала, так как при случайном буксовании на нем не образуется лыски.

Материалы: кожа, прессованный асбест, феррадон, прорезиненная ткань; по стали или чугуну применяют как облицовку рабочих тел чугунных или стальных катков.

Детали машин и основы конструирования