5. Определение допускаемых напряжений

5.1. Допускаемые контактные напряжения

Для прямозубых передач за допускаемое контактное напряжение принимают меньшее из значенийисоответственно для шестерни и колеса, которые определяются по формуле

,

где – предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов переменных напряжений, значенияприведены в табл. 5.1;

–коэффициент долговечности, зависящий от режима работы; для передач при длительной работе с постоянным режимом нагружения рекомендуют  = 1;

–коэффициент безопасности; для зубчатых колес с однородной структурой материала  = 1,1; для зубчатых колёс с поверхностным упрочнением зубьев  = 1,2; для передач, выход из строя которых связан с тяжелыми последствиями, значения коэффициентов безопасности следует увеличить до  = 1,25 и  = 1,35, соответственно.

б) Для косозубых и шевронных передач принимается условное допускаемое контактное напряжение, определяемое по формуле

.

При этом должно выполняться условие

< 1,23,

где - меньшее из значений и.

В противном случае принимают =1,23.

Таблица 5.1

Формулы для расчета значений , МПа (ГОСТ 21354-75)

Стали	Способы термической и химикотермической обработки зубьев	Средняя твердость поверхности зубьев	Формулы
Углеродистые легированные	Отжиг, нормализация или улучшение	H < HB 350	2HBср + 70
	Объемная закалка	HRC 38 – 50	18HRCср+150
	Поверхностная закалка	HRC 40 – 50	17HRCср + 200
Легированные	Цементация и нитроцементирование	H > HRC 56	23HRCср
	Азотирование	550 – 750	1050

5.2. Допускаемые напряжения изгиба

Для зубчатой передачи допускаемые напряжения изгиба определяют раздельно для шестерни и колеса по формуле

,

где – базовый предел выносливости зубьев по напряжению изгиба (значенияопределяют экспериментально на зубчатых колесах; рекомендации, выработанные на базе таких экспериментальных исследований, приведены в табл.5.2);

–коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения(реверсирования) нагрузки;

=1 – для зубьев, работающих одной стороной;

=0,7…0,8 – для зубьев, работающих двумя сторонами (большие значения коэффициента принимают для зубьев с поверхностным упрочнением);

–коэффициент долговечности (=1 – для передач при длительной постоянной нагрузке);

–коэффициент безопасности.

.

Здесь – коэффициент, учитывающий нестабильность свойств материала зубчатого колеса и ответственность зубчатой передачи, определяется по табл. 5.2;

–коэффициент, учитывающий способ получения заготовки (= 1 – для поковок и штамповок;= 1,15 – для проката;= 1,3 – для литья).

При проектировочном расчете на выносливость зубьев при изгибе (расчете открытых передач) допускаемое изгибное напряжение можно определить по следующей приближенной формуле согласно ГОСТ 21354-75:

,

Для реверсивных передач необходимо уменьшить на 25%.

Таблица 5.2

Пределы выносливости зубьев при изгибе и значения коэффициентов безопасности

Вид термообработки и марки стали	Твердость зубьев, HRC			, МПа	при вероятности неразрушения
	на поверхности		в сердцевине		0,99	св. 0,99
Нормализация или улучшение: углеродистые и легированные стали (например, стали марок, 40, 45, 40Х, 40ХН, 40ХФА)	НВ180 - 350			1,8	1,75	2,2
Объемная закалка легированных сталей: стали марок 40Х, 40ХН, 40ХФА, 40ХН2М и др. с применением средств против обезуглероживания; те же стали при возможном обезуглероживании	45 - 55 45 - 55	45 - 55 45 - 55		600 500 - 550	1,75 1,85	2,2 2,3
Закалка легированных сталей при нагреве ТВЧ по всему контуру: содержание никеля 1% и более (например, 40ХН, 40ХН2МА); стали марок 40Х, 35ХМ и др.	48 - 58 48 - 58	25 - 35 25-35		700 600	1,75 1,75	2,2 2,2
Цементирования легированных сталей: содержание никеля 1% и более и хрома 1% и менее (например, 20ХМ, 20ХН2М, 12ХНЗА); стали марок 18ХГТ, 30ХГТ, 12Х2НЦА и др.	57 - 63 57 - 63	32 - 45 32 - 45		950 820	1,55 1,55	1,95 1,95
Азотирование легированных сталей: стали, содержащие алюминий; прочие легированные стали	700-950(HV) 550-750(HV)	24 - 40 24 - 40		300 + 1.2	1,75	2,2