5. Силы в зубчатой передачи

Для двух цилиндрических колёс в зацеплении одноимённые силы равны, но противоположны. Окружная сила для шестерни противоположна направлению вращения, окружная сила для колеса направлена в сторону вращения.

Силы, действующие в зацеплении, принято прикладывать в полюсе зацепления

Силу нормального давления F_n сначала раскладывают на три ортогональных проекции:

• осевую силу F_a , направленную параллельно оси колеса;

• радиальную силу F_r , направленную по радиусу к центру колеса;

• окружную силу F_t , направленную касательно к делительной окружности.

ВЫВОДЫ:

1.В прямозубом зацеплении нагрузка с двух зубьев на один или с одного на два передается мгновенно. Это явление сопровождается ударами и шумом.

2.В косозубых передачах зубья нагружаются постепенно по мере захода их в поле зацепления, а в зацеплении всегда находится минимум две пары. Плавность зацепления значительно понижает шум и дополнительные динамические нагрузки.

Отмеченное преимущество косозубого зацепления становится особенно значительным в быстроходных передачах, так как динамические нагрузки возрастают пропорционально квадрату скорости. Поэтому для повышения плав­ности работы и нагрузочной способности передачи угол наклона зубьев следует брать больше, что однако увеличивает осевую силу.

Для косозубых колес принимают

1. β = 8...15^o. Для редукторов общего применения

2. β =20...30^o. Для коробок передач автомобилей, тракторов, стан­ков, при ограниченной ширине.

3. β =25...40^o. Для шевронных передач, у которых осе­вые силы уравновешиваются.

Рекомендуют принимать ε_β ≥ 1,1.

Нормальная сила распределена по длине контактной линии, поэтому,

зная длину l_Σ контактной линии, можно вычислить

удельную погонную нормальную нагрузку q_n=F_n /l_Σ ≈F_t /(bε_αk_ε cosα_wcosβ),

k_ε- отношение минимальной длины контактной линии к средней.

6. Расчетная нагрузка

При работе любой зубчатой передачи нормальная сила, действующая в зацеплении, может восприниматься:

• Двумя или более парами зубьев, работающими одновременно, но не в равной мере ;

• Нагрузка по длине зуба распределяется неравномерно.

• Помимо основ­ной полезной нагрузки возникает дополнительная внутренняя динами­ческая сила.

• Внешняя нагрузка, как правило, тоже динамична.

Эти обстоятельства учитываются тем, что в расчет вводится, так называемая, "расчетная нагрузка":

• Расчетный момент T_1H=T₁K_H и T_1F=T₁K_F;

• Расчетная нормальная сила F_Hn=F_n K_H и F_Fn=F_n K_F ;

• Расчетная окружная сила F_Ht =F_t K_H и F_Ft =F_t K_F

Т₁ , F_n , F_t - номинальные величины момента и сил от передаваемой нагрузки;

K_H и K_F - коэффициенты нагрузки:

• К_H =К_А К_Hα К_Hβ К_Hυ - в расчетах по контактным напряжениям

• K_F =К_А K_Fα K_Fβ K_Fυ - в расчетах по напряжениям изгиба.

К_А – коэффициент внешней динамической нагрузки;

К_Hα – коэфф. распределения нагрузки по парам одновременно работающих зубьев;

К_Hβ – коэфф. неравномерности распределения на­грузки по ширине колес;

К_Hυ – коэффициенты динамической нагрузки.