Допускаемые напряжения для проверки прочности зубьев при перегрузках

Максимальные моменты (см. например, на рис. 5.1. момент Т_mах=Т_пик), неучтенные при расчете на выносливость, могут привести к потери статической прочности зубьев. Поэтому после определения размеров передачи по условию выносливости необходимо проверить статическую прочность при перегрузках.

Максимальные контактные напряжения s_Hmax при перегрузке моментом T_max можно выразить через известное напряжение s_H (см.ниже),полученное при проектном расчете передачи

(10.5.16).

где T_iн - расчетный момент по контактной выносливости зубьев;

[]_Hmax - предельное допускаемое напряжение;

[]_Hmax=2,8s_T - при нормализации, улучшении или объемной

закалке зубьев (_T - предел текучести материала);

[]_Hmax=40HRC- при цементации зубьев и закалке т.в.ч.;

[]_Hmax =3HV - при азотировании зубьев.

Аналогично, можно выразить максимальные напряжения изгиба;

(5.17)

где _F и Т_1F - напряжение и момент при расчете на выносливость:

[s ]_Fmax - предельное допустимое напряжение:

[]_Fmax =0,8 _T при НВ >350;

[]_Fmax =0,6  _B при НВ>350 (_B -предел прочности материала).

Червячные передачи

Допускаемые контактные напряжения для оловянистых бронз определяют из условий стойкости против износа и усталостного выкрашивания, для других материалов - отсутствие заедания.

Величина основных допускаемых напряжений (контактных и изгиба) приведены в табл. 10.5.3.

Расчетные значения допускаемых напряжений изгиба [_O]_F и [_-1]_F - (соответственно при постоянном и переменном направлении нагрузки) и контактных (в тех случаях, когда эти напряжения определяются по сопротивлению усталостному выкрашиванию) получают умножением табличных значений []’_H; [_O]’_F; [_-1]’ _F на коэффициенты долговечности:

[s]_H =К_НL []’_H ;

[_O]_F =К_FL [_O]’_F и [_-1] _F= К_FL [_-1]’_F.

Здесь К_FL при бронзовом венце червячного колеса определяют по формуле

(5.18.)

где N_ - суммарное число циклов нагружения.

Для передач машинного привода при числе циклов каждого зуба колеса меньше чем 10⁶ следует принимать N_ = 10⁶ , если окажется, что число циклов больше 25 10⁷, надлежит принимать N_ =25 10⁷. Следовательно, значение К_FL изменяется в пределах: mах К_FL =1,0, min К_FL = 0,543.

Таблица 5.3- Механические характеристики, основные допускаемые контактные напряжения []’_H и основные допускаемые напряжения изгиба

и [_о]’_F и [_-1]’_F для материалов червячных колес, МПа

Марка бронзы	Способ литья	B	Допускаемые напряжения при твердости червяка
или чугуна			< HRC 45			> HRC 45
			[о] F	[-1] F	[]H	[о]’F	[-1]’F	[]’H
БрОФ10-1	В песчаную форму	177	39	28	128	49	35	157
БрОФ10-1	В кокиль	255	57	41	186	71	51	221
БрОНФ	Центробежный	284	64	45	206	80	56	246
БрОЦС6-6-3	В песчаную форму	147	35	25	111	45	32	133
БрОЦС6-6-3	В кокиль	177	45	32	132	53	39	159
БрОЦС6-6-3	Центробежный	216	51	36	162	62	45	194
БрАЖ9-4Л	В песчаную форму	392	81	63	-	98	75	-
БрАЖ9-4Л	В кокиль	490	85	69	-	108	83	-
БрАЖН10-4-4Л	В кокиль	590	101	81	-	130	98	-
СЧ 12-28	В песчаную форму	118	33	20	-	41	25	-
СЧ 15-32	В песчаную форму	147	37	23	-	47	29	-
СЧ 18-36	В песчаную форму	177	42	26	-	53	33	-
СЧ 21-40	В песчаную форму	206	47	29	-	59	36	-

Для передач с чугунными червячными колесами, работающих длительное время, следует принимать К_FL =1,0.

Величину N_ вычисляют по формуле

N_ = 60 n₂ T; (10.5.19)

где n₂ - частота вращения червячного колеса;

T - срок службы передачи, час.

Коэффициент долговечности при вычислении []_H определяется по формуле

(10.5.20)

При нереверсивной работе передачи значение N_ вычисляются по формуле (10.5.19). В случае реверсивной нагрузки с одинаковым временем работы в обоих направлениях в формуле (10.5.20) следует подставить значение N_ вдвое меньше, чем вычисленное по формуле (10.5.19).

При числе циклов, превышающем 25 ·10⁷, в формуле (10.5.20) следует подставлять N_=25·10⁷, следовательно, минимальное значение рассматриваемого коэффициента min К_HL =0,67.

Найденное по формуле (5.20.) значение К_FL не должно превышать своего максимального значения, mах К_FL =1,15, если получится К_FL > 1,15.

Приведенные данные для определения коэффициентов К_FL и К_FH относятся к передачам, работающим с примерно постоянной нагрузкой, при переменной нагрузке следует исходить из эквивалентного числа циклов.

где Т_i; t_i; n_i - вращающий момент, продолжительность действия

и частота вращения при i-том режиме;

Т_mах - наибольший длительно действующий момент; показатель

степени m=4 при определении К_НL.

Допускаемые контактные напряжения, если они установлены по условию сопротивления заедания и зависят от скорости скольжения, выбирают по таблице 5.4, при этом коэффициент долговечности не учитывается.

Таблица 5.4-Допускаемые контактные напряжения для червячных колес

из условий стойкости против заедания, []_н

Материалы		МПа, при скорости скольжения Vcм/с
венца червячного колеса	червяка	0	0,25	0,5	1	2	3	4	5	6
БрАЖ9-4Л	Сталь, твердость HRC 45	-	-	182	179	173	167	161	150	138
БрАЖН 10-4-4Л	Сталь, твердость HRC 45	-	-	196	192	187	181	175	164	152
СЧ 15-32	Сталь 20 или 20Х	184	155	128	113	84,5	-	-	-	-
СЧ 12-28 или СЧ 15-32	Сталь 45 или Ст6	170	141	113	98	71	-	-	-	-

Предельные допускаемые напряжения, по которым ведут расчет при пиковых нагрузках, приведены в таблице 10.5.5.

Таблица 10.5.5-Предельные допускаемые напряжения при пиковых нагрузках

Материал	[]Hпред	[]Fпред
Оловяные бронзы	4т	0,8т
Безоловяные бронзы	2т	0,8т
Чугун	260-300МПа	0,6вР