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.
Расчет площади
поперечного сечения штока
Площадь поперечного сечения штока [4]: F = p ∙ dшт2 / 4,(6) где dшт − требуемый диаметр штока. По ГОСТ гидроцилиндру с диаметром поршня 250 мм соответствует диаметр штока dшт = 0,12 м, тогда F = 3,14 ∙ 0,122 / 4 = 0,011 м2. Расчет нагрузки на шток Так как нагрузка Q на шток равна ...
Интермодальные перевозки как направление перспективного развития
В принципе в перевозках почти любого вида груза участвует не один вид транспорта: перевозка морем, по реке, железной дорогой, самолётом, как правило, дополняется доставкой груза автомобилем. Перевозкой грузов в смешанном сообщении сегодня считают ту, в которой доставку груза от отправителя к получа ...
Характерные неисправности и повреждения, их причины и способы устранения
Одной из основных закономерностей повреждаемости буксовых узлов является четкая зависимость роста числа отказов в 1,5…2 раза в осенне-зимний период времени. Эта закономерность отказов буксовых узлов связывается с влиянием температуры окружающего воздуха, изменениями в состоянии верхнего строения пу ...