7. Проверочный расчет зубьев колес на выносливость по напряжениям изгиба

Проверочный расчет зубьев колес на выносливость по напряжениям изгиба выполняют по зависимости:

(34)

где Т_Fi – расчетный крутящий момент, Нм;

Y_Fi - коэффициент формы зуба (таблица 19);

b_wi – ширина зубчатого венца проверяемого колеса, мм;

m_n – нормальный модуль передачи, мм;

Zi – число зубьев проверяемого колеса;

_Fi, _FРi – фактическое и допускаемое напряжения изгиба в ножке зуба проверяемого колеса, МПа;

К_F – расчетный коэффициент; для прямозубых цилиндрических передач К_F = 2000; для косозубых и шевронных передач К_F = 1860.

В (34) следует использовать уточненное значение расчетного крутящего момента: T_Fi = T_i ^. К_F ^. K_FV.

Коэффициент К_F следует выбирать по рисунку 3; коэффициент K_FV – по таблице 14.

Поскольку материалы и термообработка зубьев шестерни и колеса различны, то следует выяснить: чей зуб надлежит проверять на выносливость по напряжениям изгиба. С этой целью вычисляют соотношение (_FP / Y_F) для зуба шестерни и для зуба колеса.

Если эти соотношения для зубьев шестерни и колеса примерно одинаковы, то это означает, что материалы и термообработка назначены рационально. Вместе с тем, расчету следует подвергать то колесо, для которого соотношение (_FP / Y_F) меньше. Коэффициент формы зуба выбирают в зависимости от эквивалентного числа зубьев:

(35)

Таблица 19 – Эквивалентное число зубьев колес Z_vi и коэффициенты формы

зубьев колес Y_F [10, с. 41]

Передача	Цилиндрическая
	прямозубая		косозубая			шевронная
Zvi	Zvi = Zi
	17	20	25	40	50	60	100	св. 100
YF	4,25	4,07	3,90	3,7 0	3,65	3,62	3,61	3,60

Примечание. Коэффициент Y_F приведен для некорригированных колес (х₁ = 0, х₂ = 0). Иначе – см. [10, с. 41].

Современные технологии в общем машиностроении допускают запас прочности зубьев колес по напряжениям изгиба не более [20%], а перегрузку зубьев – не более [5%] (согласно [9, с. 24]).

Если условие (34) не выполнено, то есть запас прочности превышает [20%], то это допустимо, т.к. нагрузочная способность большинства закрытых зубчатых передач ограничивается контактной прочностью зубьев [10, с. 44].

Поскольку основная причина разрушения зубьев закрытых передач – это усталостное поверхностное выкрашивание рабочих поверхностей (Питтинг-процесс), то запас прочности зубьев колес по напряжениям изгиба может быть и более [20%].

Если же зуб перегружен (то есть _F > _FP) более, чем на [5%], то следует:

• увеличить длину зуба, то есть перейти к большему коэффициенту ширины зубчатого венца по межосевому расстоянию _ba;

• перейти к большему стандартному значению модуля, соответственно изменяя числа зубьев шестерни и колеса, и повторить проверочный расчет зубьев на изгиб. При этом межосевое расстояние передачи не следует изменять, чтобы не нарушилась контактная прочность зубьев.