2.5. Определение коэффициента нагрузки

Коэффициент нагрузки определяется по формуле:

k_Н = k_Hα k_Hβ k_Нυ, (2.25)

где k_Hα – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки между зубьями; k_Hβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии; k_Нυ – коэффициент, учитывающий возникающую динамическую нагрузку в зацеплении.

Значение коэффициента k_Нυ принимается в зависимости от степени точности передачи по нормам плавности, окружной скорости V_к зубчатого колеса (шестерни), и твёрдости рабочих поверхностей. По найденному значению окружной скорости назначают степень точности передачи согласно таб. 2.6.

Таб. 2.6

Степень точности по ГОСТ 1643 - 81	Допустимая окружная скорость зубчатых колёс Vк, м/с
	прямозубых	косозубых
6 (передачи повышенной точности)	До 20	До 30
7 (передачи нормальной точности)	До 16	До 20
8 (передачи пониженной точности)	До 6	До 10
9 (передачи низкой точности)	До 2	До 3

Таб. 2.7

Степень точности по ГОСТ 1643 - 81	Твёрдость на поверхности зубьев, НВ	Значения kНυ при окружной скорости Vк, м/с
		1	3	5	8	10	15	20
6	> 350
	≤ 350
7	> 350
	≤ 350
8	> 350
	≤ 350
9	> 350
	≤ 350
Примечание: в числителе даны значения для прямозубых зубчатых колёс, в знаменателе – для косозубых.

Под коэффициентом неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии понимается отношение величины наибольшего давления q_max в контакте зубьев к величине среднего давления q_ср, полученного в предположении его равномерного распределения по длине контактной линии (рис. 7):

k_Hβ = .

Рис. 7. Неравномерность распределения нагрузки по длине контактной линии

Неравномерность распределения нагрузки обусловлена погрешностями изготовления (погрешностями направления зуба) и упругими деформациями валов, подшипников. Зубья зубчатых колёс в процессе работы прирабатываются, в результате чего распределение нагрузки становится более равномерным. Поэтому рассматривают коэффициенты неравномерности распределения нагрузки в начальный период работы и после приработки k_Hβ:

k_Hβ = 1 + (– 1) k_Hw, (2.26)

где k_Hw – коэффициент, учитывающий приработку зубьев, его значение определяют в зависимости от окружной скорости для зубчатого колеса с меньшей твёрдостью. Значение коэффициента k_Hw определяется по формуле:

k_Hw = 1 – , (2.27)

где H_HV – твёрдость зубчатого колеса с меньшей твёрдостью (по Виккерсу). Примерные соотношения единиц твёрдости, выраженных по Виккерсу (HV), по Бринелю (HB) и по Роквеллу (HRC), приведены в приложении.

Значение коэффициента принимают по таб. 2.8 в зависимости от коэффициента ширины зубчатого венца ψ_bd = , схемы передачи (рис. 8) и твёрдости зубьев. Так как ширина зубчатого колеса b₂ и диаметр шестерни d₁ ещё не определены, значение коэффициента определяют ориентировочно по формуле:

ψ_bd = 0,5ψ_bа (u_m +1), (2,28)

где ψ_bа – коэффициент ширины зубчатого колеса по отношению к межосевому расстоянию а_w. Для коробок передач ψ_bа = 0,1 или ψ_bа = 0,2 (мéньшие значения – для передач с твёрдостью зубьев Н_НRC ≥ 45).

Рис. 8. Схема для определения

Таб. 2.8

ψbd	Твёрдость на поверхности зубьев колеса, НВ	Значение для схемы передачи по рис. 8
		1	2	3	4	5	6	7
0,4	≤ 350 > 350	1,17 1,43	1,12 1,24	1,05 1,11	1,03 1,08	1,02 1,05	1,02 1,02	1,01 1,01
0,6	≤ 350 > 350	1,27 -	1,18 1,43	1,08 1,20	1,05 1,13	1,04 1,08	1,03 1,05	1,02 1,02
0,8	≤ 350 > 350	1,25 -	1,27 -	1,12 1,28	1,08 1,20	1,05 1,13	1,03 1,07	1,02 1.04
1,0	≤ 350 > 350	- -	- -	1,15 1,38	1,10 1,27	1,07 1,18	1,04 1.11	1,02 1,06
1,2	≤ 350 > 350	- -	- -	1,18 1,48	1,13 1.34	1,08 1,25	1,06 1,15	1,03 1,08
1,4	≤ 350 > 350	- -	- -	1,23 -	1,17 1,42	1,12 1.31	1,08 1,20	1,04 1.12
1,6	≤ 350 > 350	- -	- -	1,28 -	1,20 -	1,15 -	1,11 1.26	1,06 1.16

Коэффициент k_Hα, учитывающий распределение нагрузки между зубьями, находят из соотношения:

k_Hα, = k_Hψ k_Hγ , (2,29)

где k_Hψ – коэффициент, учитывающий непостоянство интенсивности нагрузки на наклонных контактных линиях; k_Hγ – коэффициент, учитывающий влияние точности изготовления зубчатого колеса на распределение нагрузки.

Для прямозубых передач k_Hψ = k_Hγ = 1. Для косозубых передач:

k_Hψ = (2.30)

Коэффициент осевого перекрытия можно определить, зная предварительно определённое межосевое расстояние:

ε_β = = ,

m_n = (0,01…0,02) а_w,

где b_w – ширина зубчатого венца; β – угол наклона зуба; m_n – нормальный модуль зубчатого колеса; р_х – осевой шаг зацепления (р_х = ).

Значение k_Hγ зависит от степени точности передачи по нормам плавности (таб. 2.9).

Таб. 2.9

Степень точности	6	7	8	9
Значение коэффициента kHγ	0,95	1,0	1,05	1,10