6.5. Урахування змінності режиму навантажувань в розрахунках на витривалість

Режим навантажувань передачі характеризується циклограмою моментів (рис. 6.8), де наведені (в порядку зменшування) обертові моменти , що діють на протязі відпрацювання заданого ресурсу . Циклограма моментів дозволяє визначити: число циклів – тривалість дії моментів великих ; – тривалість дії моменту .

Пікові моменти, що виникають в ситуаціях, що не пов’язані з нормальним процесом експлуатації, є короткочасно діючими (одиничними) і не враховуються в розрахунках на витривалість. Більше того, внаслідок невизначеності їх величин вони не завжди вказуються в циклограмі.

Статистичний аналіз навантажуваності машин різних типів показав, що при всій різноманітності циклограм моментів (навантаг) їх можна звести до декількох типових, якщо при побудові циклограм використати відносні координати і . Більшість режимів навантажувань сучасних машин вміщується в шість типових режимів навантаг (0, I, II, III, IV, V), що наведені на рис. 6.9.

Важкий режим (I) характерний для зубчастих передач гірничих машин, середній рівномірний (II) і середній нормальний (III) – для транспортних машин, легкий (IV) і особливо легкий (V) – для широкого спектру універсальних металорізальних верстатів.

Розрахунок за еквівалентними циклами. В розрахунках на витрива-лість змінний режим навантажувань заміняють еквівалентним (за дією від утомленості) постійним режимом з навантагою і ресурсом , де – найбільший обертовий момент; – еквівалентне число циклів.

Заміну змінного режиму еквівалентним постійним здійснюють, керуючись гіпотезою лінійного підсумовування пошкоджень від утомленості.

У розрахунках на контактну витривалість змінність режиму навантажувань враховують при визначенні коефіцієнта довговічності : замість визначеного ресурсу у формулу для підставляють еквівалентне число циклів .

У розрахунках на витривалість при згині, визначаючи коефіцієнт довговічності , замість підставляють еквівалентне число циклів .

Еквівалентні числа циклів визначаються за формулами:

(6.12)

де – коефіцієнти еквівалентності по циклах, що враховують тип режиму навантажувань і характер накопичення пошкоджень, тобто прийнятий в розрахунках спосіб підсумовування пошкоджень.

Для типових режимів навантажень значення і наведені в таблиці 6.10, для постійного (нульового) режиму . У загальному випадку їх значення обчислюють за формулами

де – коефіцієнти корекції гіпотези лінійного підсумовування пошкоджень;

– показник степеня кривої втомленості (табл. 6.9).

Як правило, в запас міцності кладуть умову, що підсумовуванню підлягають усі моменти циклограми навантажувань і .

Розрахунок за еквівалентними моментами. Відповідно до ГОСТ 21354-87 дані розрахунки передбачають можливість врахування змінності режиму навантажувань методом еквівалентних моментів, у якому змінний режим заміняють еквівалентним постійним режимом з параметрами і , де – еквівалентний момент; – визначений ресурс.

У розрахунках на витривалість, використовуючи даний метод, замість обертального моменту підставляють еквівалентні моменти або , які визначають за формулами:

(6.13)

де і – коефіцієнти еквівалентності моментів.

Для типових режимів навантажувань значення і наведені в таблицях 6.11 і 6.12. В загальному випадку ці коефіцієнти обчислюють за формулами:

при ,

при

при

при

Як правило, найслабшим з точки зору міцності є зубець колеса, а тому при визначенні і у формули підставляють значення і для колеса, тобто і . А коли слабкішими будуть зубці шестірні, то підставляють і стосовно шестірні, проте при цьому рекомендується ще раз перевірити правильність вибору твердості для шестірні і колеса.

Рис. 6.8. Циклограма моментів зачеплення

Рис. 6.9. Типові режими навантажування: 0-постійний; І - важкий; ІІ - середній рівномірний; ІІІ - середній нормальний; IV - легкий; V - особливо легкий

Таблиця 6.10

Коефіцієнти і

Номер режиму за рис. 6.9	Режим навантажувань		Значення при
1	Важкий	0,500	0,300	0,200
2	Середній рівномірний	0,250	0,143	0,100
3	Середній нормальний	0,180	0,065	0,0358
4	Легкий	0,125	0,038	0,016
5	Особливо легкий	0,063	0,013	0,004

Таблиця 6.11

Коефіцієнт

Номер режиму за рис. 6.9	Відносний ресурс
	1	2	4	6	8	10	12	16
1	0,80	1	1	1	1	1	1	1
2	0,63	0,80	1	1	1	1	1	1
3	0,56	0,71	0,89	1	1	1	1	1
4	0,5	0,63	0,79	0,90	1	1	1	1
5	0,4	0,49	0,62	0,72	0,79	0,85	0,90	1

Таблиця 6.12

Коефіцієнт

Номер режиму за рис. 6.9	Відносний ресурс
	1	2	4	8	15	30	80	250
1				1	1	1	1	1
2					1	1	1	1
3						1	1	1
4							1	1
5								1

Примітка. В чисельнику приведені значення при , в знаменнику – при .