2.2 Выбор материала зубчатых колес

В зависимости от вида, назначения, условий эксплуатации и требований к габаритным размерам передачи, следует выбирать материал зубчатых колес с необходимой твердостью рабочих поверхностей зубьев и с соответствующим вариантом термической обработки [3, c.11, таб.2.1], [4, c.170-171, таб.8.7].

Основным материалом для большинства зубчатых колес, применяемых в машиностроении, являются термически обрабатываемые стали. В зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев после термообработки зубчатые колеса можно условно разделить на две группы:

1) прирабатываемые зубчатые колеса с твердостью рабочих поверхностей зубьев менее НВ350 – термообработка нормализация и улучшение;

2) не прирабатываемые зубчатые колеса с твердостью рабочих поверхностей зубьев более НВ350 – термообработка закалка, цементация, цианирование и азотирование.

При расчете зубчатых колес на контактную выносливость с твердостью НВ ≤ 350 среднюю твердость рабочих поверхностей зубьев шестерни НВ_1ср и колеса НВ_2ср для ускорения прирабатываемости, выравнивания долговечности и повышения сопротивления заеданию следует назначить из условия: НВ_1ср= =НВ_2ср+(20…50).

Для не прирабатываемых зубчатых колес с твердыми (НRC_Э1 и НRC_Э2 более HRC_Э40) рабочими поверхностями зубьев обоих колес обеспечивать разность твердости зубьев шестерни и колеса не требуется.

Для передач редукторов общего назначения, к габаритным размерам которых не предъявляют особых требований, следует применять материалы первой группы, зубчатые колеса из данных сталей дешевы в изготовлении и хорошо прирабатываются в процессе эксплуатации. Материалы второй группы применяют, как правило, только в ответственных механизмах с особыми требованиями к габаритам и массе. Характеристики механических свойств сталей, применяемых для зубчатых колес, приведены в таблице А.1.

2.3 Режимы работы передачи

На основе статистической обработки реальных условий работы современных машин в качестве расчетных приняты шесть типовых режимов работы передач [3, с.12]: 0 – постоянный; I – тяжелый; II – средний равновероятный; III – средний нормальный; IV – легкий; V - особо легкий.

Режим работы передачи в расчетах на выносливость учитывается коэффициентом режима нагрузки – Х, значения которого представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Значения коэффициента режима нагрузки

Режим нагрузки	0	I	II	III	IV	V
Х	1	0,77	0,5	0,5	0,42	0,31

2.4 Число циклов перемены напряжений

2.4.1 Число циклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу контактной и изгибной выносливости

Число циклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу контактной и изгибной выносливости обозначается соответственно N_HG и N_FG. Число циклов перемены напряжений, соответствующее длительному пределу контактной выносливости N_HG зависит от средней твердости по Бринелю активных поверхностей зубьев НВ_ср (для нормализованных и улучшенных сталей) или по Роквеллу HRC_{Э ср} (для закаленных, цементированных, цианированных и азотированных поверхностей зубьев стальных зубчатых колес)_.

При расчете передачи на контактную выносливость значения чисел циклов N_HG для колес, выполненных из стали следует определить по формуле:

N_HG = 30(НВ_ср)^2,4 – для колес, выполненных из материала с твердостью рабочих поверхностей зубьев менее НВ350 (первой группы),

N_HG =340  (HRC_{Э ср})^3,15 + 8  10⁶ – для колес, выполненных из материала с твердостью рабочих поверхностей зубьев более НВ350 (второй группы).

Значения НВ_ср и HRC_{Э ср} определяются как среднее арифметическое интервала твердости зубьев шестерни и колеса, которые представлены в таблице А.1:

или .

При расчете передачи на изгибную выносливость принимают значение N_FG = 410⁶ независимо от твердости материала колеса [1, c.27].

2.4.2 Суммарное число циклов перемены напряжений N_∑

Суммарное число циклов перемены напряжений для шестерни и колеса соответственно определяется:

; ;

где - суммарное время работы передачи, час;

n₁ , n₂ – частота вращения шестерни и колеса, об/мин;

- число вхождений в зацепление зубьев рассчитываемого колеса за один оборот (число зацепляющихся с данным колесом других зубчатых колес).