3.36. В каком случае проводят проверочный расчет зубчатой передачи на изгиб?

3.37. Проанализируйте формулы (3.5) и определите, в каких зубьях (шестерни или колеса) возникают большие изгибающие напряжения и почему?

3.38. Из формул (3.5) и (3.6) получаем формулы проектировочного расчета на изгиб

(3.6)

(3.7)

(3.8)

где K_m = 1,4 для прямозубых колес.

В формулу (3.8) подставляют меньшее из двух отношений [σ]_F/Y_F, вычисленных для шестерни и колеса.

В каких единицах необходимо подставить T₂ и [σ]_F в формулу (3.8), чтобы модуль т получить в миллиметрах.

3.39. Выбор допускаемых напряжений изгиба. Выше отмечалось, что причиной поломки зубьев, как правило, является усталость материала под действием повторных переменных изгибающих напряжений. Поэтому значения допускаемых напряжений должны быть определены исходя из предела выносливости зубьев. Допускаемое напряжение изгиба определяют по формуле

[σ]_F=(σ⁰_Flimb/S_F)Y_RK_FCK_FL, (3.9)

где σ⁰_Flimb — базовый предел выносливости зубьев при отнулевом цикле изменения напряжений (табл. 3.8); S_F — коэффициент безопасности (S_F = 1,7 ÷ 2,2; S_F> 2,2 — для литых заготовок); Y_R — коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности зуба (Y_R= 1,05 -г 1,2 — при полировании, в остальных случаях Y_R= 1); K_FC — коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки (K_FC= 1,0 — при одностороннем приложении нагрузки, изгибающей зуб; K_FC= 0,65 — для нормализованных сталей, K_FC=0,75 — для закаленных сталей с твердостью свыше HRC45; K_FC = 0,9 — для азотированных сталей); K_FL — коэффициент долговечности [определяется по формуле (ЗЛО, 3.11)].

Таблица 3.8. Приближенные значения пределов выносливости при изгибе зубьев σ⁰_Flimb

σ⁰_Flimb. МПа	Твердость зубьев HR С		Сталь	Способ термической или химико-термической обработки
σ⁰_Flimb. МПа	Поверхность	Сердцевина	Сталь	Способ термической или химико-термической обработки
1,8HB_СР	НВ 180-300		Углеродистая или ле_гтированная	Отжиг, нормализация или улучшение
550-600	HRC 45-55		Легированная	Объемная закалка
750-850	48-58	30-45		Поверхностная закалка
750-850	56-62	32-45		Цементация и нит-роцементация
300 + \,2HRC (сердцевины зуба)	50-60	24—40		Азотирование

Можно ли принимать при расчете модуля т прямозубой передачи значения прочностных характеристик материала зубчатых колес из табл. 3.8 для подстановки в формулу (3.8)?

3.40. В зависимости от твердости активных поверхностей зубьев коэффициент долговечности Y_N определяется по следующим формулам:

K_FL = при НВ≤ 350, (3.10)

K_FL = при НВ ≥ 350, (3.11)

где N_F₀ = 4 · 10⁶ — число циклов соответствующее точке перелома кривой усталости; N_F — расчетная циклическая долговечность;

N_F= 60nct_π = 573ωct_∑, (3.12)

где n(ω) — частота вращения (угловая скорость) шестерни или колеса, об/мин (рад/с); с — число колес, находящихся в зацеплении с рассчитываемым колесом; t_∑ — продолжительность работы зубчатой передачи за расчетный срок службы, ч;

(3.13)

где L_Г — срок службы передачи, год; С — число смен; t_c — продолжительность смены, ч; k_Г — коэффициент годового использования привода; k_с — коэффициент использования привода в смене.

Формула (3.12) приемлема для определения расчетной циклической долговечности только при постоянном режиме нагрузки.

При выборе материала для зубчатой пары с целью сокращения номенклатуры, как правило, назначают одинаковые материалы. Разность значений твердостей для шестерни и колеса достигается их термической обработкой. Получение нужных механических характеристик зависит не только от температурного режима обработки, но и от размеров заготовки.

3.41. При переменном режиме нагрузки расчетная циклическая долговечность определяется по формуле:

N_F=60·n·c·t_∑K_FE, (3.14)

где K_FE — коэффициент приведения переменного режима нагрузки к постоянному эквивалентному режиму:

(3.15)

где T_max, Т_i — максимальные и промежуточные значения моментов; коэффициент m_F = 6 — при нормализации и улучшении; m_F=9 — при закалке; t_i — продолжительность (в часах) действия момента Т_i,; t_∑ — суммарная продолжительность работы зубчатой передачи.