2.1. Расчет величины допускаемых контактных напряжений

Допускаемые контактные напряжения _нр, МПа вычисляются отдельно для шестерни и колеса каждой из рассчитываемых передач:

(14)

где _{Н imb1,} _{Н imb2} – пределы контактной выносливости поверхности зубьев шестерни и колеса;

S_Hmin – минимальный коэффициент запаса прочности: для материалов однородной структуры (улучшение, нормализация, объемная закалка), S_Hmin = 1,1; при поверхностном упрочнении зубьев (цементация, азотирование), S_Hmin = 1,2;

K_HL – коэффициент долговечности, определяется по формуле:

(15)

где q_н – показатель степени;

N_Н0– базовое число циклов контактных напряжений шестерни и колеса, определяемое по рис. 2 в зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев;

N_HE – эквивалентное число циклов контактных напряжений на зубьях шестерни или колеса, определяемое в зависимости от режима нагружения и продолжительности работы привода.

Значения коэффициента долговечности K_HL для зубчатых колес из материалов однородной структуры (улучшение, нормализация, объемная закалка) 1  K_HL  2,6; из материалов неоднородной структуры – при поверхностном упрочнении зубьев (цементация, азотирование, закалка с нагревом ТВЧ) 1  K_HL  1,8.

Рис. 2. График для определения базового числа циклов напряжений N_HO

Таблица 7

Рекомендуемые сочетания материалов шестерни и колеса,

их термообработка и пределы контактной и изгибной выносливости

Продолжение табл. 7

Эквивалентное число циклов определяется в зависимости от характера циклограммы нагружения по формуле:

(16)

где С₁ – количество лет работы привода;

С₂ – количество рабочих дней в году (обычно С₂ = 300 дн.);

С₃ – количество смен работы передачи в сутки;

Т_i – i-тый момент (по циклограмме нагружения);

Т_ном – максимальный длительно действующий момент;

n – частота вращения зубчатого колеса, мин^-1 (см. табл. 6).

Для прямозубых передач, за расчетное допускаемое контактное напряжение _НР, МПа, принимают меньшее из двух значений _НР1 или _НР2. Для косозубых и шевронных передач:

_НР = 0,45 (_НР1 + _НР2), (17)

при этом должно выполняться условие _НР  1,23 _НРmin.

2.2. Расчет величины допускаемых напряжений на выносливость

при изгибе

Допускаемые напряжения изгиба _FP, МПа, определяются как для шестерни, так и для колеса каждой из рассчитываемых передач:

(18)

где _Fimb – предел выносливости материала шестерни или колеса при изгибе (см. табл.7);

S_Fmin – минимальный коэффициент запаса прочности S_Fmin = 1,4…1,7; (рекомендуется для сталей с однородной структурой – улучшение, нормализация S_Fmin =1,7);

K_FL – коэффициент долговечности, вычисляемый отдельно для шестерни и колеса по формуле

(19) где q_F = 6 – для зубчатых колес с твердостью поверхности зубьев Н  350НВ, q_F = 9 – для зубчатых колес с твердостью поверхности зубьев Н > 350НВ,

N_F0 = 4  10⁶ – базовое число циклов напряжений изгиба;

N_FE – эквивалентное число циклов напряжений изгиба на зубьях шестерни или колеса.

(20)

Коэффициент долговечности должен находиться в пределах:

1  K_FL  4,0 при q_F = 6;

1  K_FL  2,5 при q_F = 9.

K_FC – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения (реверсирования) нагрузки на зубьях, принимаемый по табл.8.

Таблица 8

Коэффициента K_FC в зависимости от условий нагружения

и термообработки зубьев

Условие нагружения	Термообработка	KFC
Передача нереверсируемая (зуб работает одной стороной)	Любая	1,0
Передача реверсируемая (зуб работает обеими сторонами)	Улучшение, нормализация	0,65
	Цементация, нитроцементация, закалка с нагревом ТВЧ	0,75
	Азотирование	0,40