Где р1 , р2,…, Рk – мощность на 1-ом, 2-ом,…, k-ом валах привода; 1, 1,…,k-1 – коэффициенты полезного действия 1-ой, 2-ой, …, (k-1)-ой ступени соответственно.

Зависимость между частотами вращения вала двигателя n_дв и выходного вала привода n_вых определяет общее передаточное отношение i_пр привода машины

i _пр= n_дв/ n_вых. (1.11)

Передаточное отношение привода, в состав которого входит несколько передач, равно

i _пр= i₁ i₂… i_k, (1.12)

где i₁, i₂,… , i_k передаточные отношения 1-ой, 2-ой, …, k-ой ступени привода.

Установление передаточных отношений передач, составляющих привод машины, производят в соответствии с нормативными рекомендациями.

Частота вращения последовательно рассмотренных валов привода n₁, n₂, …,n_k определяется соотношениями:

n₁=n_дв; n₂=n_дв/i₁; … ; n_k= n_k-1 /i_к. (1.13)

Вращающий момент Т (Нм) для каждого вала рассчитывают по формулам:

T₁=9,5510³Р₁/n₁; T₂=9,5510³Р₂/n₂; … ; T_k=9,5510³Р_k/n_k. (1.14)

Вращающие моменты Т (Нм) в планетарных передачах рассчитывают на основании соотношений (без учета сил трения):

Т_h/T_a=i_ah^(b); Т_h/T_b=i_bh^(a); Т_b/T_a=i_ab^(h), (1.15)

где T_a , T_b , Т_h – моменты внешних сил, приложенных соответственно к колесам а, b и водилу h; i_ah^(b) , i_bh^(a) , i_ab^(h)– передаточные отношения пар звеньев механизма (a – h, b– h, a–b) при остановленном соответствующем третьем звене (b, a, h).

Уравнение равновесия внешних вращающих моментов в планетарных механизмах служит для контроля и имеет вид

Т_h–T_b–T_a=0. (1.16)

Коэффициент полезного действия планетарных передач выражают через коэффициент потерь передачи, полученный при условной остановке водила с учетом сохранения нагрузок и относительных скоростей.

1.4 . Характеристики нагружения механических компонентов привода

Нагрузку, которую воспринимают детали в процессе эксплуатации машины называют рабочей. Наиболее характерную для конкретного эксплуатационного режима рабочую нагрузку называют номинальной. Номинальную нагрузку принимают в качестве исходной при определении расчетной нагрузки, которая зависит от условий нагружения элемента конструкции и критериев его работоспособности.

Различают нормативные, случайные и эквивалентные нагрузки. Нормативные нагрузки формируются основными характеристиками механизма в предполагаемых условиях эксплуатации. Случайные нагрузки представляют собой отклонения от нормативных. Эквивалентной считается нагрузка при условно – стационарном режиме работы механизма, которая по своему воздействию равноценна фактически действующей в реальном нестационарном режиме.

Нагрузки могут быть заданы усилием F (Н), моментом Т (Нм), а также мощностью Р (кВт) при частоте вращения n (об/мин) или угловой скорости  (рад/с).

Нагрузки, влияющие на показатели работы механических компонентов различны по характеру, величине и длительности действия.

Они могут быть постоянными и переменными. Величина и направление переменных нагрузок могут повторяться с определенной последовательностью. Такие нагрузки называют циклическими. Совокупность последовательных значений нагрузок (внешних или внутренних) за один период их изменения называют циклом.

Переменные нагрузки вызывают внутренние усилия непостоянного характера.

Под действием нагрузок в материале механических компонентов привода возникают напряжения, вызывающие деформацию структуры материала. Под действием нормально приложенных сил (растяжение, сжатие) или изгибающих моментов возникают нормальные напряжения , перпендикулярные к сечениям деформируемого элемента. Под действием поперечных сил или крутящих моментов возникают касательные напряжения , которые расположены по касательной к деформируемому сечению.

В случае, когда переменная нагрузка имеет циклический характер, она вызывает циклические изменения напряжений со следующими параметрами цикла:

- среднее напряжение _m или _m

_m=(_max+_min)/2, _m=(_max+_min)/2; (1.17)

- амплитуда _a или _а

_a=(_max– _min)/2, _а=(_max – _min)/2; (1.18)

- коэффициент асимметрии R_ или R_

R_=_min/_max , R_=_min/_max . (1.19)

В выражениях (1.13)…(1.15) _max и _min, _max и _min максимальные и минимальные значения соответственно нормальных и касательных напряжений.

Коэффициент асимметрии цикла проставляется нижним индексом при знаке напряжения (_R – при обозначении нормальных напряжений; _R – при обозначении касательных напряжений).

В механических компонентах привода машин возникают различные циклы изменения напряжений: отнулевой, когда напряжения меняются от нуля до максимума (R=0); знакопеременный симметричный, когда напряжения меняются от отрицательного до такого же положительного значения (R = –1) и другие.

Под действием циклических нагрузок детали выходят из строя быстрее, чем при статических, т.к. при циклическом нагружении изменения структуры материала накапливаются и вызывают отказ в работе объекта более ранний, чем при статическом нагружении. Происходит усталостное разрушение детали.

Зависимость предельного числа циклов нагружения, при которых произошло разрушение, на фиксированных уровнях напряжений отражается функцией выносливости (кривая Веллера).

Функция выносливости устанавливается для каждого конкретного материала на основе экспериментальных данных.

Наибольшее напряжение цикла, которое деталь может выдержать не разрушаясь с заданной вероятнстью при практически неограниченном цикле нагружений, называют пределом выносливости.

Уравнение функции выносливости имеет вид

 ^qN_c=const, (1.20)

где  – заданный уровень напряжения, МПа; N_c – предельное число циклов нагружения; q – показатель степени кривой выносливости (зависит от напряженного состояния, формы детали, механических характеристик, термообработки и т.п.).

На уровне предела выносливости кривая выносливости становится практически горизонтальной линией.

Если число циклов нагружения ограничено базовой величиной, то наибольшее напряжение цикла называют пределом ограниченной выносливости _limb.

Предел контактной выносливости, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, _Нlimb является предельным значением, при котором не наступает отказ по причине разрушения активных поверхностей контактирующих элементов в результате развития усталостного выкрашивания.

Предел выносливости при изгибе, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, _Flimb является предельным значением, при котором не наступает усталостного разрушения детали.