2.5 Допускаемые напряжения [σ]h , [σ]f

2.5.1 При расчете на контактную выносливость

Допускаемые контактные напряжения предварительно рассчитываются отдельно для материала шестерни и колеса по формуле:

,

где S_H – коэффициент безопасности при расчете на контактную прочность:

S_H = 1,1 – для материалов колес первой группы,

S_H = 1,2 – для материалов колес второй группы;

_ОН – длительный предел контактной выносливости:

= 2НВ_ср + 70 – для материалов колес первой группы, МПа;

= 17HRC_{Э ср}+200 – для материалов колес второй группы при поверхностной и объемной закалке, МПа;

_ОН = 23HRC_{Э ср}– для материалов колес второй группы при цементации и нитроцементации, МПа;

_ОН =1050 МПа –для материалов колес второй группы при азотировании.

Для колес с прямыми зубьями, расчетное допускаемое напряжение [ ]_Н следует принимать для более слабого (лимитирующего) колеса. При термической обработке улучшение обычно лимитирует материал колеса, т.е.

_H= _Hmin= _H2.

Для колес с круговыми зубьями

_Н = 0,45 ( _Н1 + _Н2) ≤ ,15 _Н2, если НВ₂ < НВ₁.

2.5.2 При расчете на изгибную выносливость

, МПа,

где _OF – длительный предел изгибной выносливости:

_OF = 1,8НВ_ср – для материалов колес первой группы, МПа;

_OF = 600–700 МПа – для материалов колес второй группы при закалке ТВЧ по контуру зубьев;

_OF = 500–600 МПа – для материалов колес второй группы при сквозной закалке ТВЧ (модуль передачи m<3 мм);

_OF = 750–950 МПа – для материалов колес второй группы при цементации;

_OF = 12HRC_{Э ср}+290 – для материалов колес второй группы при азотировании, МПа;

S_F – коэффициент безопасности при расчете на изгибную прочность:

S_F = 1,55 – для цементированных и нитроцементированных колес,

S_F = 1,75 – для остальных материалов.

– коэффициент, учитывающий реверсивность работы передачи:

– для передачи, работающей в нереверсивном приводе;

– для передачи, работающей в реверсивном приводе.

2.6 Коэффициенты, применяемые при расчете передачи на выносливость

2.6.1 Коэффициент ширины венца колеса ψ_d1

= b₂ / d₁ ,

где b₂ – ширина венца колеса, мм;

d₁ – средний делительный диаметр шестерни, мм.

На предварительном этапе, при неизвестных значениях b₂ и d₁ значение ψ_d1 можно ориентировочно определить по формуле:

.

2.6.2 Начальные коэффициенты концентрации нагрузки

При расчете колес на контактную и изгибную выносливость, одно из которых консольно расположено относительно опор, начальные коэффициенты и следует принимать по таблице А.2 в зависимости от твердости материала колеса и коэффициента ширины венца колеса ψ_d1.

2.6.3 Коэффициент концентрации нагрузки

2.6.3.1 При расчете на контактную выносливость

1) Для прирабатывающихся колес (выполненных из материала первой группы):

- прямозубых ;

- с круговыми зубьями ,

где Х – коэффициент режима нагрузки (см.п.2.3);

при начальном коэффициенте концентрации нагрузки К⁰_Нβ = 1,7 целесообразно применять колеса с бочкообразными зубьями, для которых .

2) Для неприрабатывающихся колес (выполненных из материала второй группы):

- прямозубых ;

- с круговыми зубьями .

2.6.3.2 При расчете на изгибную выносливость

1) Для прирабатывающихся колес:

- прямозубых ;

-с круговыми зубьями .

2) Для неприрабатывающихся колес:

- прямозубых ;

- с круговыми зубьями .

2.6.4 Коэффициенты долговечности и

При расчете:

- на контактную выносливость ,

- на изгибную выносливость ,

где К_FE, К_НЕ – коэффициенты приведения, которые зависят от режима нагрузки (см. таблицу А.3);

m – показатель степени (см. таблицу А.3);

N_∑ – cуммарное число циклов перемены напряжений (см. п. 2.4.2);

N_FG, N_HG – базовые числа циклов перемены напряжений, соответствующие длительному пределу выносливости (см.п.2.4.1).

В случае если и , то в расчете следует принять и [4, с.177-178].

2.6.5 Коэффициенты динамичности нагрузки К_HV, K_FV

Коэффициенты динамичности нагрузки при расчете передачи на контактную выносливость К_HV и на изгиб K_FV для всех видов колес следует выбирать по таблицам А.5 и А.6 в зависимости от окружной скорости, точности изготовления передачи и твердости активной поверхности зубьев. При этом для конических прямозубых колес значения К_HV и K_FV подбирают по вышеуказанным таблицам при степенях точности на одну степень грубее их фактической точности (например, для прямозубой конической зубчатой пары 8-й степени точности значения К_HV и K_FV принимают соответствующими 9-й степени точности).

Для конических колес с круговыми зубьями коэффициенты К_HV и K_FV принимают по фактической степени точности, определяемой в зависимости от окружной скорости (см. таблицу А.7).

При проектном расчете для приближенного определения окружной скорости ( м/с ) зубчатого колеса пользуются зависимостью:

,

где Т₂ – вращающий момент на валу колеса, Нм;

С_v – скоростной коэффициент (см. таблицу А.4), зависит от вида термообработки зубчатых колес и типа зуба (прямой или круговой).

Если расчетная окружная скорость зубчатого колеса отличается от значений, приведенных в таблицах А.5 и А.6, то значения коэффициентов К_HV и K_FV берутся по математической прямо пропорциональной зависимости.

2.6.6 Коэффициенты нагрузки К_Н, К_F

Коэффициент нагрузки при расчете на контактную выносливость

К_Н = К_{Н β}  К_НV,

где К_{Н β} - коэффициент концентрации нагрузки (см. п.2.6.3.1);

К_НV - коэффициент динамичности нагрузки (см. п.2.6.5)

Коэффициент нагрузки при расчете на изгибную выносливость

K_F = K_Fβ  K_HV ,

где K_Fβ - коэффициент концентрации нагрузки на изгиб (см. п.2.6.3.2);

K_HV – коэффициент динамичности нагрузки при изгибе (см. п.2.6.5).