2.2. Визначення допустимих напружень у зубчастих колесах

2.2.1. Визначення коефіцієнтів еквівалентності навантаження

Коефіцієнти еквівалентності (приведення) режиму роботи редуктора та визначають залежно від класу навантаження, відображеного в технічному завданні на курсовий проект (див. підрозд. 1.2). Їх, як і коефіцієнт режиму Х, установлюють за даними табл. 2.3 відповідно до виду термообробки зубчастих коліс передачі.

Таблиця 2.3

Коефіцієнти режиму та коефіцієнти еквівалентності режиму роботи редуктора

Клас навантаження		Х
			НВ < 350*	HRC > 40**
Н 1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
Н 0,800	0,800	0,750	0,810	0,840
Н 0,630	0,630	0,500	0,725	0,775
Н 0,560	0,560	0,400	0,680	0,745
Н 0,500	0,500	0,315	0,645	0,745
Н 0,400	0,400	0,200	0,575	0,665
Н 0,315	0,315	0,125	0,510	0,615
* Нормалізація, поліпшення, азотування. ** Гартування і цементація.

Коефіцієнти довговічності та залежно від сумарного числа циклів роботи кожного зубчастого колеса передачі (напрацювання) визначають за такими формулами:

де  – база контактних напружень, залежна від твердості матеріалу, яка обчислюється за виразом Для шестірні звичайно вибирають твердіший матеріал, ніж для колеса (не менше як на 10 одиниць твердості за Брінелем), оскільки за одиницю часу воно здійснює більше обертів. Саме на цьому етапі остаточно вибирають матеріали для виготовлення зубчастих коліс, а значення їх твердості визначають за табл. 2.4.

Таблиця 2.4

Характеристики міцності деяких марок сталей, що йдуть на виготовлення зубчастих коліс

Термічна обробка	Твердість зубців HRC на поверхні	Марка сталі	**, МПа		**, МПа		**, МПа	**, МПа
Нормалізація Поліпшення	НВ 180 – 350	40; 45; 45Х; 38ХС; 35ХМ та ін.	2НВ + 70	1,1	1,8НВ	1,75	2,8σт	2,7НВ
Об’ємне гартування	45 – 55	40Х; 40ХН; 35ХМ та ін.	18HRC+ + 150		500			1400
Гартування при нагріванні СВЧ по всьому контуру колеса (модуль mn ≥ 3)	56 – 63	50; У7	17HRC+ + 200	1,2	630		40 HRC	1260
	42 – 50	40Х; 35ХМ; 40ХН та ін.			420
Гартування при нагріванні СВЧ наскрізне з проникненням у западини (модуль m < 3)*	42 – 50	40Х; 35ХМ; 40ХН та ін.			375			I430
Азотування	52 – 60	45Х; 40ХФА; 40ХША та ін.	1050		10HRC + + 240		30HRC	I000
Цементація і гартування	56 – 59	18ХГТ; 12Х2Н4А; 20Х2Н4A;	23HRC		600	1,55	40HRC	1200
	60 – 63	12ХН3А; 12Х2Н4А; 20ХН3А; 30ХН3А			710
Нітроцементація та гартування	56 – 63	25ХГМ			750			1520
* Поширюється на всі перерізи зубця та частину тіла зубчастого колеса під основою западин. ** Значення визначають за середньою твердістю зубців.

За номограмою, що зображена на рис. 2.1, можна перевести значення твердості з HRC в HB, причому  – база згинальних напружень (беруть такою, що дорівнює 410⁶).

Напрацювання зубчастих коліс передачі протягом терміну експлуатації редуктора визначають таким чином:

де  – ресурс роботи редуктора, год, його значення беруть з технічного завдання на курсовий проект (див. підрозд. 1.2). Якщо  ≥ 10⁸, то = 1.

Рис. 2.1

За найменшим значенням величини вибирають лімітуючий елемент передачі (шестірня або колесо), і тільки для нього виконують розрахунки. Якщо обидва коефіцієнти дорівнюють одиниці, то вибирають колесо.