6.6. Розрахунок на міцність зубчастих передач при дії пікових навантажень

З метою запобігання залишкових деформацій або крихкого руйнування поверхневого шару контактні напруги при дії пікового (максималь-ного) моменту не повинні перевищувати допустимих напруг :

(6.14)

де – коефіцієнт перевантаження; – контактні напруги при дії моменту , обчислені за формулами (6.1) або (6.2) при розрахунках на витривалість.

Значення коефіцієнта перевантаження є одним з показників, що характеризують режим навантажувань і повинно бути задано вихідними даними або в циклограмі моментів; необхідно представити значення і тривалість дії пікового моменту.

В типові режими навантажувань не включені пікові навантаження, а тому в першому наближенні приймають

де – відношення максимального моменту електродвигуна до його виконавчого моменту, яке вибирається за каталогом або довідником.

Допустиму напругу вибирають в залежності від способу хеміко-термічної обробки зубчастого колеса та від характеру зміни твердості по глибині зубця:

– при нормалізації, покращенні або наскрізному загартуванні з низьким відпуском

– при цементації або контурному гартуванні

– при азотуванні

Для запобігання залишкових деформацій і крихкого руйнування зубців напруги згину внаслідок дії пікового моменту не повинні перевищувати допустимих:

(6.15)

де – напруги при згині, обчислені за (6.9) при розрахунках на витривалість.

Слід перевіряти зубці шестірні та колеса кожне окремо. Допустимі напруги визначають за наближеною залежністю

(6.16)

де – границя витривалості при згині (табл. 6.8);

– коефіцієнт запасу міцності: для поковок і штамповок, для прокату, для виливаних заготованок;

– граничні значення коефіцієнта довговічності: при і при ;

– коефіцієнт, що враховує відмінність між граничними напругами при ударному одноразовому навантажуванні та при числі ударних наванта-жувань, що рівне 10³: при і при . При багаторазовому (до 10³) прикладанні пікового навантажування

6.7. Вибір матеріалу шестірні та колеса

Основним матеріалом для виготовлення зубчатих коліс силових передач є термооброблена сталь. В залежності від твердості робочих поверхонь зубців після термообробки зубчаті колеса можна умовно поділити на дві групи:

а) з твердістю - нормалізовані, поліпшені;

б) з твердістю - об’ємно і поверхнево загартовані, цементовані, нітроцементовані, ціановані, азотовані.

При розрахунку на контактну витривалість зубчатої пари з колесом, що має твердість , середню твердість робочої поверхні зубців шестірні для прискорення припрацювання, вирівнювання довговічності і підвищення опору заїданню слід назначати:

для зубчатих коліс з прямими зубцями

або

Для косозубих коліс твердість робочих поверхонь зубців шестірні бажана якнайбільш можлива. Чим більша , тим більша тримкість передачі за критерієм контактної витривалості.

Характеристики механічних властивостей сталей, що застосовуються для виробництва зубчатих коліс при різній термообробці, наводяться в [12], с.8,табл.2 або [23], с.42-43, табл.2.1.

При поверхневій термічній обробці зубців механічні характеристики серцевини зубця визначаються попередньою термічною обробкою – покращенням. Виняток становлять зубці з модулем , що загартовуються СВЧ. Вони прогартовуються наскрізно, що призводить до значного їх жолоблення і зниження ударної в’язкості. Поверхневе гартування зубців без обхвату западини, в порівнянні із зубцями, загартованими по всьому контуру, внаслідок залишкових напруг знижує циклічну згинальну міцність до 50%.