Поломка зуба. Расчет зубчатых колес на изгиб

П оломка зубьев связана с напряжением изгиба. Чаще наблюдается выламывание углов зубьев вследствие перегрузок и усталости материала от длительно действующих переменных нагрузок.

Расчет на изгиб сводится к проверке условия a_F< [o_f].

При расчете на изгиб полагают, что в зацеплении находится одна пара зубьев. Зуб рассматривают как консольную балку с силой F_n, приложенной к его вершине (рис. 4.3). Под действием силы зуб сжимается и изгибается.

При расчете учитывают суммарное напряжение на растянутой стороне. При выводе формулы используют коэффициенты, учитывающие особенность формы зуба и характер действующей нагрузки. Окончательная формула для проверочного расчета на изгиб следующая:

где Y_F₂ — коэффициент формы зуба, зависящий от числа зубьев (табл. П2 Приложения);

F_t — окружная сила;

[σ_f] — допускаемое напряжение изгиба,

, где

σ_Fiimb ^— предел выносливости зубьев при изгибе;

K_FC — коэффициент, учитывающий двустороннее приложение нагрузки.

Зуб шестерни у основания тоньше, чем у колеса, поэтому для обеспечения одинаковой прочности шестерню выполняют из более прочного материала, чем колесо. Для обеспечения равной изгибочной прочности зубьев шестерни и колеса желательно, чтобы

Расчет ведут для того колеса, для которого меньше.

Рекомендации по выбору пределов выносливости рабочих поверхностей зубьев, МПа:

Коэффициенты при расчете зубчатых колес на контактную прочность и изгиб

К_Н, K_F — коэффициенты нагрузки при расчете по контактным напряжениям и на изгиб.

К_Hβ, К_Fβ — коэффициенты неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии.

K_Hv, K_Fv — коэффициенты, учитывающие внутреннюю динамику нагружения.

K_HL, K_FL — коэффициенты долговечности, учитывающие возможность повышения допускаемого напряжения при кратковременной работе.

[s_H], [s_f], ~ допускаемые коэффициенты безопасности, [s_H] = 1,1... 1,3; [s_F] = 1,55...1,75.

При нереверсивной нагрузке K_FC= 1; при двусторонней нагрузке K_FC = 0,7...0,8.

Расчет открытых передач

Открытые передачи работают без корпуса и смазки, как правило, при малых скоростях, подвержены интенсивному абразивному износу. Колеса выполняют прямозубыми узкими, из материала с твердостью 250...280 НВ. Проектировочный расчет открытых передач проводится по контактным напряжениям с проверкой на изгиб аналогично расчету закрытых передач.

Глава 5. Зубчатые передачи. Косозубые и шевронные колеса.

Знать устройство, принцип работы, классификацию и сравнительную характеристику зубчатых передач; особенности геометрии и расчета на прочность косозубых и шевронных зубчатых колес.

У косозубых колес зубья образуют с образующей делительного цилиндра угол β. Оси колес остаются параллельными. Зубья нарезают теми же инструментами, что и прямые зубья. У пары зубчатых колес с внешним зацеплением одинаковые углы наклона зуба, но зубья противоположно направлены. У косозубого колеса параметры измеряют в торцовом (окружном) и нормальном (п—п) направлениях (рис. 5.1).