Расчеты механических передач (стр. 19 )

Таблица 37 – Пределы выносливости зубьев при изгибе

Стали	Термообработка или химико-термическая обработка зубьев	Твердость зубьев	, МПа
поверхности	сердцевины
Углеродистые и легированные: 40, 45, 40Х, 40ХН	Нормализация, улучшение	180…300 НВ	180…300 НВ	1,8 ННВ
Легированные: 40Х, 40ХН,40ХФА	Объемная закалка	45…55 HRCЭ	45…55 HRCЭ	600
Углеродистые и легированные: 45, 40Х, 35ХНМ	Поверхностная закалка ТВЧ	50…55 HRCЭ	24…40 HRCЭ	600
Легированные: 20Х, 12ХНЗА, 20ХГТ	Цементация	56…62 HRCЭ	24…40 HRCЭ	800
Легированные: 40Х, 40ХФА, 38ХМЮА	Азотирование	550…700HV	24…40 HRCЭ	300+12НHRC

– коэффициент, который учитывает направление приложения нагрузки к зубьям:

·  для нереверсивных передач – = 1;

·  для реверсивных передач – ,

где – коэффициент, учитывающий способность материала сопротивляться разрушению при изменении направления нагружения (при реверсе) (табл. 38);

– вращающие моменты, которые нагружают передачу в противоположных направлениях;

– коэффициент запаса, который выбирают из табл. 39;

Таблица 38 – Значения

Вид термической или химико-термической обработки	Значение
Нормализация, улучшение	0,35
Поверхностная закалка ТВЧ	0,25
Азотирование, цементация	0,10

Таблица 39 – Значения

Вероятность неразрушения зубьев	Значение
0,99	2,20
0,90	1,75

– коэффициент долговечности. Рассчитывается по формуле:

,

где – показатель степени:

·  для зубчатых колес с твердостью поверхности зубьев , зубчатых колес со шлифованной переходной поверхностью независимо от твердости и термообработки – ;

·  для зубчатых колес с твердостью поверхности зубьев и нешлифованной переходной поверхностью – ;

– базовое число циклов перемен напряжений, соответствующее длительному пределу выносливости, для всех сталей:

;

– эквивалентное число циклов перемен напряжений. Рассчитывается с учетом данных циклограммы нагружения (режима нагружения). Если за один оборот каждый зуб зубчатого колеса входит в зацепление один раз, можно воспользоваться формулой:

где T1, T2, T3… – время работы передачи на каждой составляющей общего времени эксплуатации;

n1, n2, n3… – частота вращения зубчатого колеса в течении этого времени;

T1, T2, T3… (P1, P2, P3…) – нагрузка на зубчатое колесо в это время;

– максимальная нагрузка, учитываемая при расчетах на выносливость, она же номинальная в последующих расчетах.

Если за один оборот каждый зуб зубчатого колеса входит в зацепление несколько раз, следует в расчетные формулы подставлять в соответствующее число раз увеличенную частоту вращения.

Коэффициент долговечности имеет пределы возможных значений:

·  при - ;

·  при - .

Если расчетные значения выходят за пределы указанных предельных, их надо принимать предельными.

3 Проверка на контактную прочность при действии максимальной нагрузки

Расчетное условие – .

Максимальное контактное напряжение можно рассчитывать по ранее приведенным формулам для определения , принимая в качестве расчетной максимально возможную нагрузку. Если известна кратность максимальной нагрузки относительно номинальной,

,

где назначается по формуле (32) и рекомендациям, изложенным выше.

Допускаемое предельное напряжение зависит от способа термической или термохимической обработки зубчатого колеса. При нормализации, улучшении, объемной закалке с низким отпуском:

,

где – предел текучести материала при растяжении.

Для зубьев цементированных, а также подвергнутых контурной закалке после нагрева ТВЧ:

;

для азотированных:

.

4 Проверка на изгибную прочность при действии максимальной нагрузки

Расчетное условие – .

Максимальное изгибное напряжение можно рассчитать по ранее приведенным формулам для определения , принимая в качестве расчетной максимально возможную нагрузку:

.

Допускаемое напряжение приближенно можно принимать по следующим рекомендациям:

·  стали нормализованные, улучшенные – ;

·  стали закаленные – ;

·  стали закаленные после нагрева ТВЧ – ;

·  стали цементированные, закаленные – ;

·  стали азотированные – .

Подробные данные для расчетов максимальных изгибных допускаемых напряжений дает ГОСТ 21354-87.

2.2.2 Конические зубчатые передачи

2.2.2.1 Исходные данные

Для выполнения расчета передачи необходимы следующие данные: ; (или ,), (или ), , режим нагружения.

В передачах коническими зубчатыми колесами стандартизованы параметры ведомого зубчатого колеса, поэтому расчет удобно вести по колесу.