6.4. Допускаемые предельные глубинные напряжения

При расчете по формуле (3.23) _нкр зависит от вида поверхностного упрочнения и зоны возможного повреждения.

6.4.1. Для азотированных зубчатых колес

_нкр = 1,07 А__ТН_КZ_LK, (6.10)

Рис. 6.1

где А - коэффициент приведения глубинных касательных напряжений к предельным глубинным нормальным напряжениям; определяется по графику рис.6.1 в зависимости от параметра  = 104ht / vHK,, (6.11) где ht - толщина упрочненного слоя ,мм, [6]: цементация ht = (0,28m - 0,007m2)  0,2; (6.12) нитроцементация ht = (0,13…0,2)m  1,2 ; (6.13) азотирование ht = 0,2…0,5 ; (6.14)

_v = 0,17d₁u / [(u 1) cos²]- (6.15)

приведенный радиус кривизны профилей зубьев в полюсе зацепления, мм;

H_K – твердость сердцевины зубьев по Виккерсу;

_Т - коэффициент, учитывающий возможность возникновения трещин не в сердцевине, а в упрочненном слое; определяется в соответствии с рис.6.2 в зависимости от H₀ /H_K и , где H₀ – твердость поверхности зубьев ;

Z_LK = (N_HK / N_HE)^1/18  1 - (6.16)

коэффициент влияния числа циклов напряжений;

N_HK = (0,0133H_K -1)10⁷ - (6.17)

базовое число циклов глубинных напряжений ;

N_HE – эквивалентное число циклов контактных напряжений

[2, c.8, формула (2.2)].

Рис. 6.2. Графики для определения коэффициента Т

6.4.2 Для цементированных и нитроцементированных зубчатых колес

в зависимости от h_H – глубины расположения наибольших глубинных касате-льных напряжений :

h_H = 1,52(w_Ht_v / E)^1/2, мм, (6.18)

где w_Ht = F_tK_H /b_W - (6.19)

удельная окружная сила при расчете на сопротивление усталости;

_v – по формуле (6.15).

При h_H  h_t опасная зона может располагаться только в сердцевине:

_нкр = 3,6 H_K. (6.20)

При h_H  h_t опасная зона может располагатся либо

а) в упрочненном слое и тогда

_нкр = 3,6 H_eff , (6.21)

где H_eff = H₀ / [(H₀ /H_K – 1) (h_teff / h_t)² +1] (6.22)

- эффективная твердость упрочненного слоя и

h_{teff =} h_H + 0,2 – эффективная толщина упрочненного слоя ,мм;

б) на границе слоя, тогда

_нкр = H_K.[0,8 (h_t / h_H)² + 2,8]. (6.23).

При h_H  h_t напряжение _нкр следует рассчитать по двум формулам (6.21), (6.23) и для оценки прочности по формуле (3.23) принять меньшее из рассчитанных величин _нкр.

7. Анализ результатов расчета

7.1. Оценка прочности передач

7.1.1. При расчете закрытых зубчатых передач малой и средней твердости (H  56 HRC_Э) и червячных передач, как правило, лимитирующими прочность являются контактные напряжения _Н.

Отклонение расчетных напряжений от допускаемых определяют по формуле :

_Н = 100 (_НР - _Н) / _НР %. (7.1)

Если расчетные значения _Н  _НР в пределах до 20 % или _Н  _НР в пределах до 5 % , то принятые параметры передачи считают окончательными. В противном случае необходим пересчет напряжений для измененных параметров.

При _Н  _НР (более 5 %) для уменьшения _Н зубчатой передачи могут быть предложены следующие мероприятия:

а) использование любых приемлемых возможностей для снижения коэффициентов расчетной нагрузки К_Н, К_Н, К_НV ;

б) увеличение рабочей ширины зубчатого венца b_W ;

в) увеличение межосевого расстояния a_W (тем самым увеличивается d₁ и уменьшается F_t ;

г) усиление механических свойств материалов за счет изменения марки стали (при необходимости), термо- и химико-термической обработки ;

д) уменьшение передаточного числа u ступени за счет изменения u_ред в кинематическом расчете.

7.1.2. При расчете закрытых высокотвердых (Н  56 HRC_Э) и открытых зубчатых передач лимитирующими прочность могут оказаться изгибные напряжения _F. В этом случае все сказанное о соотношениях _Н и _НР , а также предложенные мероприятия по снижению _Н остаются справедливыми для _F и _FР . В мероприятия для уменьшения _F следует добавить увеличение модуля m и введение высотной коррекции зубьев ( х₁ = - х₂ ) .