книги из ГПНТБ / Повышение несущей способности механического привода

этими величинами. Однако применение зависимостей такого рода для упрочненных с поверхности зубьев носит условный характер в связи со сложным напряженным состоянием, вызванным нали­ чием остаточных напряжений.

В последние годы появилась попытка связать о> п т о з не только с пределом усталости сердцевины зуба, но и с его поверхностной прочностью.

( о > И т С о ) г = о = г,о25 - о д а а д с к г с > с м * .

где а_! —• предел усталости гладкого лабораторного образца. Предлагаемая зависимость базируется на статистической об­

работке результатов большого числа экспериментов, но в ряде случаев дает весьма ощутимые расхождения с опытом эксплуата­ ции и экспериментом. Например, для одинаковой твердости серд­ цевины НВ 320—330 при цементации зубчатых колес можно полу­ чить твердость поверхности HRC 58—62, а при азотировании HRC 67—69. В этом случае о>птоз азотированных зубьев оказы­ вается в 1,1 раза больше, чем цементованных. Этот результат противоречит нашим опытным данным, согласно которым азоти­ рованные передачи по изгибной прочности уступают цементо­ ванным.

Учитывая многообразие применяемых упрочняющих обрабо­ ток представляется наиболее целесообразным на основе статисти­ ческой обработки опытных данных рекомендовать дифференциро­ ванные зависимости для определения хг/?нта>- Эти зависимости должны учитывать не только виды упрочняющей обработки [68], но и в ряде случаев влияние легирующих присадок в стали, на­ пример никеля и молибдена.

Анализ результатов экспериментов [75; 76] и литературных данных [70; 83; 84; 92] показывает, что наименьшие расхождения между расчетной практикой и опытом дают зависимости для опре­ деления o > i j m o o , предложенные в работе [68] . Эти рекомендации взяты за основу с внесением корректив, учитывающих вновь полученные результаты испытаний. Испытаниями на пульсаторах и замкнутых стендах установлено, что при контурной закалке с нагревом т. в. ч. и цементации зубчатых передач, изготовленных из сталей, содержащих более 2% легирующих присадок никеля и молибдена, предельные нагрузки в среднем на 20% выше рас­ четных по методике [68] . В связи с этим для этой группы передач о>ишоз соответственно увеличены на 20% .

С учетом этих значений рекомендуются зависимости для опре­ деления предельных напряжений (табл. 3.5), для которых сохра­ няются примечания, содержащиеся в соответствующей таблице работы [71 ] со следующим добавлением. Если при закалке с на­ гревом т. в. ч. в кольцевом индукторе прокаливается часть обода,

* При вероятности неразрушения 9 0 % .

100

. Г Л А В А 4

ГЛУБИННАЯ КОНТАКТНАЯ ПРОЧНОСТЬ УПРОЧНЕННЫХ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

13. Расчеты на глубинную контактную прочность

Выше была рассмотрена возможность развития подслойных усталостных трещин на контактирующих поверхностях, подверг­ нутых термическому или термохимическому поверхностному упрочнению.

В основу расчета положена теория наибольших касательных напряжений с учетом положительного влияния нормальных сжи­ мающих напряжений.

На рис. 4.1 приведена зона контакта двух цилиндров; выде­

На рис. 4.2 представлены кривые изменения касательных напряжений ха в процессе перекатывания цилиндров для любой

точки, расположенной на глубине — = 0,5. На площадках, на­ клоненных к оси у, напряжение т„ изменяется по асимметричному

циклу.

Если т а а и хат соответственно амплитуда и среднее напряжение цикла на данной площадке, то амплитуда приведенного напря­ жения п р при характеристике асимметрии цикла г — — 1 опре­ деляется по формуле

В соответствии с данными работы [10] в дальнейшем прини­ маем г|)т = 0,1.

102

Значения т ^ п р для площадок, расположенных на глубине z = 0,5, приведены в табл. 4.1, из которой следует, что ТаП р

Рис. 4.3. Изменение величины отношения в функции от координаты

Таким образом,

104

Максимальные значения

о я

для площадок, расположенных на различной глубине

105

бине материала, где отсутствует влияние дефектов и микронеров­ ностей поверхностных слоев. Поэтому в рассматриваемом случае

не дает правильного представления о действительном запасе прочности, поскольку повышение нагрузки в S"H% раз может вы­ звать под слоем появление касательных напряжений, существенно превышающих rnp\imco. Это связано с тем, что с ростом нагрузки увеличивается ширина полуплощадки b и при данном значении

толщины упрочненного слоя б у падает отношение . Следова­ тельно, не только возрастают значения т п р , но и вся кривая изме­

Таким образом, увеличение нагрузки в соответствии с зафикси­ рованным запасом прочности S H x = 2,0 вызвало возникновение

106

равным расстоянию от поверхности до той точки, в которой твер­

107

где ан —• действующее напряжение в данной точке касания зубьев. Для построения зависимости А (ц>) = f (ф) задаемся значе-

напряжения в слое оказываются выше, чем напряжение под слоем. Поэтому возможно возникновение в слое первичных усталостных трещин еще до того, как под слоем будет превзойден предел уста­ лости.

108

Это положение для материалов с азотированным поверхностным слоем учитывается коэффициентом ц., полученным расчетным пу­ тем, исходя из предположения, что сопротивляемость слоя выкра­ шиванию пропорциональна его

твердости по Виккерсу.

Расчеты показывают, что коэффициент р, есть функция пара­ метров ф и р, где (3 — отношение твердости поверхности к твер­ дости сердцевины (рис. 4.6).

14. Экспериментальное исследование глубинной контактной прочности

Для получения величины предельных напряжений, требуемых при расчете на глубинную прочность, были выполнены экспери­ менты с коническими и цилиндрическими роликами.

Опыты показали, что отношение зафиксированного в экспе­

и влияния материала образцов.

Были поставлены опыты для определения показателя степени т XuPNH = const.

На рис. 4.7 даны кривые выносливости, полученные при ис­ следовании глубинной контактной прочности.

На основании обработки экспериментов методами математи­ ческой статистики получено значение т — 18 и базовое число

109