2.2. Определение допускаемых напряжений в передаче

2.2.1. Допускаемые контактные напряжения шестерни и колеса

Допускаемые контактные напряжения рассчитывают отдельно для шестерни и для колеса , используя общую зависимость

, (6)

но с подстановкой соответствующих параметров для шестерни и колеса.

Предел контактной выносливости , зависящий от материала и способа термообработки зубчатого колеса, а также средней твёрдости на поверхности зуба, и минимальное значение коэффициента безопасности определяют в соответствии с рекомендациями табл. 2.

Таблица 2

Пределы контактной выносливости и коэффициенты безопасности

Способ термической обработки	Твёрдость на поверхности зубьев	Тип стали	, МПа
Нормализация		Углеродистая
Улучшение		Углеродистая или легированная
Поверхностная и объёмная закалка
Азотирование		Легированная
Цементация
Примечание: В приведённых формулах и - средние значения твёрдости на поверхности зубьев.

Коэффициент долговечности , учитывающий влияние срока службы и режима нагрузки передачи. При постоянном режиме нагрузки (N_R=0) принимают . В остальных случаях его значение рассчитывают по формуле

, (7)

где - максимально возможное значение коэффициента ; - базовое число циклов, соответствующее точке перегиба кривой усталости материала колеса, - эквивалентное число циклов нагружения его зубьев.

Параметры, входящие в (7), определяют следующим образом:

• принимают для материалов колёс с однородной структурой (улучшенных или объёмно закалённых), для поверхностно упрочнённых материалов, подвергнутых закалке ТВЧ, цементации или азотированию, берут ;

• , (8)

где подставляется в единицах твёрдости ;

• , (9)

где - число циклов нагружения зубьев за срок службы колеса; - круговая частота его вращения в об/мин; - число вхождений в зацепление (нагружений) каждого из зубьев колеса за один его оборот (численно равно числу колёс, находящихся в зацеплении с рассчитываемым колесом); - коэффициент эквивалентности, учитывающий переменность нагрузки при расчётах на контактную выносливость, определяется для типовых режимов нагружения при по табл. 3.

Таблица 3

Коэффициенты эквивалентности

Типовой режим нагружения
Постоянный	0	1,0
Тяжёлый	I	0,5
Средний равновероятностный	II	0,25
Средний нормальный	III	0,18
Лёгкий	IV	0,125
Особо лёгкий	V	0,063

Если характер переменного режима нагружения не совпадает ни с одним из типовых и задан некоторой циклограммой моментов, например, представленной на рис. 1, то коэффициент определяется как

Рис. 1. Циклограмма режима нагружения передачи

, (10) где - вращающие моменты, частоты вращения и время работы передачи в каждом её i-том цикле.

На начальном этапе проектного расчёта передачи коэффициент , учитывающий влияние шероховатости сопряжённых поверхностей зубьев, и коэффициент , учитывающий влияние окружной скорости в передаче, принимают равными и .

В ходе проверочного расчёта значение коэффициента уточняют, принимая для передач с величиной шероховатости рабочих поверхностей зубьев одного из колёс пары с более грубой поверхностью (при нормальном модуле ) или - для передач с (при ).

Коэффициент окончательно берут равным при . Если , то его определяют по следующим зависимостям:

• при ; (11)

• при . (12)