1. Метод эквивалентных циклов.

Расчет на контактную выносливость.

За исходную расчетную нагрузку Т_1Н – для ведущего элемента (Т_2Н = Т_1Н u – для ведомого элемента передачи) принимают наибольшую из подводимых к передаче, для которой число циклов перемены напряжений не менее 0,03N_Нlim1.

Соответствующее этой нагрузке эквивалентное число циклов напряжений N_НЕ1 определяют по формуле

N_НЕ1 =_Н N_Нlim1 , (2.92)

где _Н – коэффициент, учитывающий характер циклограммы.

Для ступенчатой циклограммы (рисунок 2.18) _Н равно

_Н =( Т_1i / Т_1Н)³(N_ci/N_Нlim1). (2.93)

При плавном характере циклограммы (рисунок 2.19) _Н равно

_T1max

_Н =( Т_1i / Т_1Н)³(N_ci/N_Нlim1), (2.94)

^T1min

где N_Нlim1 – базовое число циклов нагружений.

Расчет на выносливость при изгибе.

За исходную расчетную нагрузку Т_1F (или Т_2F ) принимают наибольшую длительно действующую с числом циклов перемены напряжений более 510⁴.

Соответствующее этой нагрузке эквивалентное число циклов напряжений N_FЕ определяют по формуле

N_FЕ =_F N_Flim , (2.95)

где _F – коэффициент, учитывающий характер циклограммы, который

для ступенчатой циклограммы (рисунок В.1) равен

_F =( Т_1i / Т_1F)^qF (N_ci/ N_Нlim1), (2.96)

где q_F=6 при Н НВ 350; q_F=9 при Н НВ 350.

2. Метод эквивалентных моментов.

Эквивалентный момент учитывает значение и длительность всех уровней нагрузки.

Расчет на контактную выносливость

За исходную расчетную нагрузку Т_1Н или (Т_2Н ) принимают эквивалентный момент

Т_НЕ =Т_max[(T_i/T_max)³(N_ci / N_K)]^1/3 . (2.97)

Расчет на выносливость при изгибе.

За исходную расчетную нагрузку Т_1F или (Т_2F ) принимают эквивалентный момент

Т_FЕ =Т_max[(T_i/T_max)³(N_ci / N_K)]^1/qF , (2.98)

где q_F=6 при Н НВ 350, q_F=9 при Н НВ 350.

3. Метод эквивалентных напряжений.

Расчетное напряжение определяют для каждой ступени циклограммы.

Расчет на контактную выносливость

Число циклов действия за расчетный ресурс N_ci 0,03 N_Нlim.

Эквивалентное напряжение _НЕ определяют по формуле

_НЕ=К_НЕ_Н1, (2.99)

где _Н1 – расчетное напряжение соответствующее первой ступени циклограммы;

К_НЕ =[(_Нi /_Н1)⁶(N_ci / N_Н)]^1/6 при _Нi _Нlim, (2.100)

К_НЕ =[(_Нi /_Н1)²⁰(N_ci / N_Н)]^1/20 при _Нi _Нlim (2.101)

(N_Н - суммарное число циклов всех ступеней циклограммы).

Расчет на выносливость при изгибе.

Эквивалентное напряжение определяют по формуле

_FЕ=К_FЕ_F1, (2.102)

где _F1 – расчетное напряжение соответствующее первой ступени циклограммы;

К_FЕ =[(_Fi /_F1)^qF(N_ci /N_F)]^1/qF , (N_F - суммарное число циклов всех ступеней

циклограммы q_F=6 при Н НВ 350; q_F=9 при Н НВ 350).

2.5.2. Силы, действующие в зацеплении.

Равнодействующая F_n всех удельных сил, действующих по линии контакта в плоскости зацепления, приложена в полюсе и действует по нормали к профилю зуба. Проекциями силы F_n на координатные оси являются:

• окружная сила F_t, которая направлена по касательной к начальным поверхностям элементов зацепления (присутствует во всех видах передач);

• радиальная сила F_r которая направлена к центру вращения колес передачи (присутствует во всех видах передач);

• осевая сила F_х , которая направлена вдоль оси вращения элементов передачи (присутствует во всех видах передач, кроме прямозубой цилиндрической).

Величины сил, действующих в передачах выражают через вращающий момент Т, Нм.

Схема сил в передачах, где элементы, входящие в зацепление, имеют эвольвентный профиль приведены на рисунках 2.38 –2.40

Рисунок 2.38 – Усилия в зацеплении цилиндрических колес

с эвольвентным профилем зуба

Силы в цилиндрической передаче (рисунок 2.38):

- окружная сила F_tw, Н, на начальном цилиндре диаметром d_w, мм

F_tw=210³Т/ d_w; (2.103)

• радиальная сила F_r, Н

F_r= F_twtg _tw; (2.104)

• осевая сила F_х, Н

F_х = F_tw tg _w, (2.105)

где _w – угол наклона линии зуба на начальном цилиндре;

• нормальная сила F_n, Н

F_n =2Т/(dcos _t cos _b) = F_tw/(cos_tw cos _b). (2.106)

где _b – угол наклона линии зуба на основном цилиндре.

Рисунок 2.39–Усилия в зацеплении конических колес с эвольвентным профилем зуба

Силы в конической передаче (рисунок 2.39):

- окружная сила F_t , Н на среднем диаметре d_m , мм

F_tm=210³Т/ d_m ; (2.107)

• радиальная сила F_r, Н

F_rm= F_tm(tg cos ) , (2.108)

где  - угол конусности;

- осевая сила F_х, Н

F_хm = F_tm tg sin  ; (2.109)

- нормальная сила F_n, Н

F_nm =2Т_m/cos  . (2.110)

Рисунок 2.40 – Усилия в зацеплении червячной передачи

Силы в червячной передаче (рисунок 2.40):

- окружная сила F_t1, Н на червяке, равная осевой F_х2, Н на колесе

F_t1= F_х2 =210³Т₁/ d₁; (2.111)

- осевая сила F_х1, Н на червяке, равная окружной F_t2, Н на колесе

F_х1 = F_t2= 210³ Т₂/d₂ , (2.112)

- радиальная сила F_r , Н на червяке и колесе

F_r= F_t2tg  , (2.113)

- нормальная сила F_n , Н на червяке

F_n = F_t2/(cos cos _n), (2.114)

где  - угол подъема линии витков червяка.

Нормальную силу F_n, приходящуюся на единицу длины контактной линии l, называют удельной нагрузкой

w_m=F_n/l. (2.115)

Рабочая нагрузка равна произведению удельной нагрузки на корректирующие коэффициенты (режим нагружения, неравномерность распределения нагрузки, динамические влияния и т.п.), которые устанавливаются в каждом конкретном случае с учетом принятых критериев работоспособности.

В расчетах оценивают нагрузку, которая вызывает наибольшее опасное напряжение для данного вида повреждения.

Нагрузка, возникающая в зоне контакта, может вызывать повреждение поверхность и (или) разрушения структуры материала, из которого изготовлен элемент. Ответственной за напряженно – деформированное состояние контактирующих поверхностей является сила F_n вблизи полюсной линии. На прочность при изгибе удельную нормальную силу рассматривают по двум составляющим, одна из которых изгибает, а вторая сжимает элемент нагружения.

Оценку на прочность в этом случае производят по контактным и объемным напряжениям численная мера, которых устанавливается по внешней нагрузке и геометрическим параметрам рассматриваемого элемента.