6 Допускаемые напряжения при расчете на прочность

6.1 Допускаемое контактное напряжение

Допускаемое контактное напряжение для всех прямозубых, а также для косозубых передач с разностью твердостейи≤ 50 HB, равно меньшему из допускаемых напряжений шестернии колеса:

.

Для косозубых передач со значительной разницей твердостей поверхности зубьев (>70 НВ):

.

При этом должно выполняться условие:

.

Допускаемые напряжения иопределяют по общей зависимости:

Произведение коэффициентов и, учитывающих шероховатость поверхностей зубьев и окружную скорость соответственно, принимаем равным единице. Возможное незначительное отклонение от единицы учитывается при назначении коэффициента запаса прочности. Тогда формула для допускаемого напряжения принимает вид:

.

Предел контактной выносливости выбирают по табл. 6.1, в зависимости от материала зубчатого колеса и средней твердости поверхности зубьевН, равной полусумме верхнего и нижнего значений их твердости. Например, при твердости зубьев шестерни = 269...302 HB, получаем= 285,5 HB.

Коэффициент долговечности определяют по табл. 6.2.

Таблица 6.1

Предел контактной выносливости поверхностных слоев зубьев

Вид термической или химико-термической обработки	Твердость поверхности H	Материал	, МПа
Улучшение, нормализация	 350 HB	Углеродистые и легированные стали
Объемная закалка	38-50 HRC	Углеродистые и легированные стали
Поверхностная закалка	40-56 HRC	Углеродистые и легированные стали
Цементация, нитроцементация	56-65 HRC	Легированные стали
Азотирование	52-62 HRC	Легированные стали	1050

Таблица 6.2

Значение коэффициента

Параметр	Обозна-чение	Метод определения
Коэффициент долговечности		, , = 2,6 – для материалов с однородной структурой (нормализованных, улучшенных, объемно-закаленных); = 2,6 – для поверхностно-упрочненных материалов. Примечание: Если ZN < 1, то принимается ZN = 1.
Число циклов, соответствующее перелому кривой усталости		Если твердость задана в HRC, то ее перевод можно осуществить по рис 6.1.
Требуемый ресурс рассчитываемого зубчатого колеса в циклах		При переменном режиме нагружений в формулу, определяющую вместоподставляют эквивалентное число циклов(см. п. 7).
Число вхождений в зацепление зуба, рассчитываемого колеса за один оборот		В соответствии с рис. 6.2.
Рис. 6.1. Соотношение между значениями твердости в единицах HB и HRC
Рис. 6.2. Число вхождений в зацепление зуба колеса за один его оборот

Коэффициент запаса прочности равен произведению трех частных коэффициентов запаса:

где – минимальный коэффициент запаса: 1,1 - для зубчатых колес с однородной структурой материала (нормализованных, улучшенных, объемно закаленных); 1,2 - для зубчатых колес с поверхностным упрочнением;

–коэффициент запаса: 1,13 - для передач, выход которых из строя связан с тяжелыми последствиями, 1,0 - для остальных случаев;

–коэффициент запаса, учитывающий упрощения (допущения) при определении действующих и допускаемых напряжений (= 1,1...1,2).

При расчетах конических зубчатых передач частный коэффициент запаса = 1, так как упрощенный характер расчета учитывается непосредственно зависимостями, которые дают несколько завышенные результаты при определении действующего напряжения.