Розрахунок допустимих напруг

Контактні допустимі напруги.

Р озрахунок на втому робочих поверхонь зубців коліс при циклічних контактних напругах базується на експериментальних кривих втоми [1], які звичайно будують у напівлогарифмічних координатах (мал.2.1).

де sH - найбільша напруга циклу; NH - число циклів навантажень; sHlim(sH0)* - межа витривалості матеріалу; NHG(NH0) - базове число циклів (абсциса точки перелому кривої втоми). * У розрахункових формулах даного розділу в дужках наведено умовні позначки величин, прийняті в технічній літературі більш раннього років видання.

Рис. 2.1

Контактну допустиму напругу, розраховують для кожного зубчастого колеса передачі по формулі

,

де - визначають по емпіричних залежностях, зазначеним у табл. 2.2;

- коефіцієнт безпеки, рекомендують призначати S_H =1,1 при нормалізації, термопокращенні або об'ємному загартуванню зубців (при однорідній структурі матеріалу по всьому обсязі); S_H=1,2 при поверхневому загартуванні, цементації, азотуванні (при неоднорідній структурі матеріалу по обсязі зуба);

Z_N ( KHL ) - коефіцієнт довговічності,

,

але і £ 2,6 при S_H = 1,1;

і £ 1,8 при S_H = 1,2.

Якщо , то варто приймати . Коефіцієнт Z_N враховує можливість підвищення допустимих напруг, для короткочасно працюючих передач ( при N_H < N_HG ).

Розрахунок числа циклів зміни напруг виконують з урахуванням режиму напруження передачі. Розрізняють режими постійного і змінного навантаження. При постійному режимі навантаження розрахункове число циклів напруг

,

де c - число зачеплень зуба за один оберт (для проектованого редуктора с=1);

- частота обертання того зубчастого колеса, по матеріалу якого визначають допустимі напруги, об/хв;

t - час роботи передачі (ресурс) в годинниках; t = Lh.

Постійний режим навантаження є найбільш важким для передачі, тому його приймають за розрахунковий також у випадку невизначеного режиму навантаження.

Більшість режимів навантаження сучасних машин зводяться приблизно до шести типових режимів (мал.2.2):

Рис.2.2

0 - постійний, I - важкий, II- середній рівно ймовірний, III - середній нормальний, IV - легкий, V - особливо легкий

Режим роботи передачі з змінним навантаженням при розрахунку допустимих контактних напруг, заміняють деяким постійним режимом, еквівалентним по втомлюючому впливі. При цьому у формулах розрахункове число циклів NH зміни напруг заміняють еквівалентним числом циклів NHE до руйнування при розрахунковій контактній напрузі.

,

де - коефіцієнт еквівалентності, значення якого для типових режимів навантаження наведені в табл. 2.3.

Таблиця 2.3

Режим роботи	Розрахунок на контакт. втому			Розрахунок на згинаючу втома
	Термічна обробка	m/2	mH (KHE)	Термічна обробка	m	mF (KFE)	Термічна обробка	m	mF (KFE)
0	будь-яка	3	1,0	поліпшення, нормалізація, азотування	6 66	1,0	загартування об'ємне, поверхневе, цементація	9	1,0
I			0,5			0,3			0,20
II			0,25			0,14			0,10
III			0,18			0,06			0,04
IV			0,125			0,038			0,016
V			0,063			0,013			0,004

Базове число циклів N_HG зміни напруг, що відповідає межі контактної витривалості , визначають за графіком на мал. 2.2 залежно від твердості поверхні зуба або розраховують по емпіричних наступних залежностях

.

З двох значень (для зубців шестерні і колеса) розрахованого по формулі (2.1) контактної допустимої напруги, надалі за розрахункове приймають:

- для прямозубих (циліндричних і конічних) передач - менше з двох значень допустимих напруг, , ;

- для косозубих циліндричних передач з твердістю робочих поверхонь зубців Н1 і Н2 ³ 350 НВ - менше з двох напруг і ;

- для косозубих циліндричних передач, у яких зубці шестерні значно (не менш 70...80 НВ) твердіше зубців колеса

( ,

де [s_H]min - менше з значень [s_H1] і [s_H2] .