10. 5.2. Допускаемые напряжения.

Эти напряжения зависят от механических характеристик материала зубчатых колес и от расчетного числа циклов нагружений за весь срок службы передачи.

Зубчатые передачи

Допускаемые контактные напряжения при расчете на выносливость определяют при проектном расчете по формуле

(5.6.)

где _HlimB - базовый предел контактной выносливости поверхностей

зубьев, соответствующий базовому числу нагружения N_HO.

Значение _HlimB указаны в таблице 5.1.

К_HL - коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы или режима нагрузки передачи. Если число циклов нагружения каждого зуба колеса больше базового, то принимают К_HL =1. Именно такой случай типичен в основном для курсовых проектов.

Таблица 5.1-Предел контактной выносливости при базовом

числе циклов нагружения

Способы термохимической обработки зубьев	Средняя твердость поверхности зубьев	Сталь	Hlim b в МПа
Нормализация улучшение	НВ350	Углеродистая	2НВ+70
Объемная закалка	НRC38-50	и	18HRC+150
Поверхностная закалка	HRC40-50	Легированная	17HRC+200
Цементация, нитроцементация	HRC56	Легированная	23HRC
Азотирование	Н550-750	Легированная	1,5Н

Примечание: Базовое число циклов Nно определяют в зависимости от твердости стали при HB< 200 N_но=10⁷, при твердости НВ 200-500 значениеN_новозрастает по линейному закону от 10⁷до 6 10⁷.

В других условиях, когда число циклов нагружения N _H меньше базового, то К_HL вычисляют по следующим формулам:

а) при постоянном режиме нагрузки

(10.5.7.)

где N_H - расчетное число циклов нагружения, определяемое по

формуле 5.2 (N_H = 60 Т_nc);

N_HO - базовое число циклов нагружения (см. табл. 10.5.1.),

для чугуна N_HO = 25 10⁷;

б) при переменных режимах нагрузки расчет коэффициента долговечности выполняют по эквивалентному числу циклов

(10.5.8.)

При этом

(10.5.9.)

где T_i - один из числа крутящих моментов, которые учитывают

при расчете на выносливость;

T_max - максимальный из моментов, учитываемых при расчете

на выносливость;

n_i, T_i - соответствующие этим моментам частота вращения и

время работы;

S_H - коэффициент безопасности колес из нормализированной и

улучшенной стали при объемной закалке принимают

S_H=1,1-1,2; при поверхностной закалке, цементации,

азотировании S_H =1,2- 1,3.

Для прямозубых передач, а также для косозубых с небольшой разностью твердости зубьев шестерни и колеса за расчетное принимается меньшее из двух допускаемых напряжений, определенных по материалу шестерни [ ]_H1 и колеса []_H2.

В косозубых передачах зубья шестерни целесообразно выполнять с твердостью, значительно превышающей твердость зубьев колеса (например, шестерня НВ> 400, колесо НВ < 320). При этом за расчетное принимают среднее из []_H1 и []_H2, но не более 1,2 []_Hmin (меньшее из двух) для цилиндрических и 1,15 []_Hmin для конических передач

- цилиндр., конич. (10.5.10.)

Допускаемые напряжения изгиба

Допускаемые напряжения изгиба при изгибе на выносливость определяется по формуле:

( 10.5.11.)

где []_FlimB - базовый предел выносливости зубьев по излому от

напряжений изгиба. Значение s_FlimB определяют

экспериментально на зубчатых колесах, рекомендации,

выработанные на базе этих исследований,

приведены в табл. 5.2.;

S_F - коэффициент безопасности, рекомендуют S_F = 1,7-2,2 -

-верхние значения для литых заготовок, нижние - для

паковок и штамповок;

K_FC - коэффициент, учитывающий влияние двух стороннего

приложения нагрузки (например, реверсивные

передачи, сателлиты планетарных передач и т.,);

K_FC=1 - при односторонней нагрузке;

K_FC=0,7-0,8 - реверсивная нагрузка (большие значения

при HB>350);

K_FL - коэффициент долговечности.

При НВ < 350, а также для зубчатых колес со шлифованной переходной поверхностью зубьев

(5.12.)

Таблица 5.2- Приближенные значения пределов изгибной выносливости

зубьев []_FlimB

Способ термической или	Твердость зубьев		Группа стали	[]FlimB
термохимической обработки зубьев	поверхность	сердцевины		МПа
Нормализация, улучшение	НВ от 180 до 300		Углеродистая и легированая, (например, 40,45, 40Х, 40ХН, 40ХФА)	260 + НВ
Обьемная закалка	НRC от 45 до 55		Легированая (например, 40Х, 40ХН, 40ХФА)	550 - 600
Азотирование	НВ от 550 до 750	HRC от 23 до 42	Легированая (например, 40Х, 38ХМЮА, 40ХФА)	43+19HRC
Цементация	НВ от 56 до 62	HRC от 32 до 45	Легированая (например, 20Х, 12НХЗА, 25ХГТ)	750-850

При НВ >350 и нешлифованной переходной поверхностью

(10.5.13.)

где N_FO - базовое число циклов, рекомендуется принимать

N_FO =4 10⁶ для всех сталей.

При постоянном режиме нагрузки эквивалентное число циклов определяется по формуле

N_FE =60 n c T (10.5.14.)

При переменном режиме нагрузки по аналогии с формулой (5.9.)

(10.5.15.)

Показатель кривой выносливости рекомендуют принимать: m = 6 для нормализованных и улучшенных сталей, а также при поверхности упрочении, если переходная поверхность шлифуется: m = 9 - для закаленных сталей.