2.10 Допускаемые напряжения

2.10.1 Допускаемое контактное напряжение

Допускаемое контактное напряжение , принимаемое для расчетов зависит от твердости зубьев шестерни и колеса. Для всех прямозубых и для косозубых передач с твердостью и ≥ 350 HB равно меньшему из допускаемых напряжений шестерни и колеса :

.

Для косозубых передач с твердостью колеса < 350 НВ и твердостью шестерни > 350 НВ:

.

При этом должно выполняться условие:

.

Допускаемые напряжения и определяют по общей зависимости:

.

Предел контактной выносливости выбирают по табл. 2.3, в зависимости от материала зубчатого колеса и средней твердости поверхности зубьев Н, равной полусумме верхнего и нижнего значений их твердости. Например, при твердости зубьев шестерни = 269...302 HB, получаем = 285,5 HB.

Таблица 2.3

Предел контактной выносливости поверхностных слоев зубьев

Вид обработки	Твердость поверхности H	Материал	, МПа
Улучшение, нормализация	 350 HB	Углеродистые и легированные стали
Объемная закалка	38-50 HRC	Углеродистые и легированные стали
Поверхностная закалка	40-56 HRC	Углеродистые и легированные стали
Цементация, нитроцементация	56-65 HRC	Легированные стали
Азотирование	52-62 HRC	Легированные стали	1050

Коэффициент долговечности определяют по табл. 2.4.

Коэффициент запаса прочности равен произведению трех частных коэффициентов запаса:

где – минимальный коэффициент запаса: 1,1 - для зубчатых колес с однородной структурой материала (нормализованных, улучшенных, объемно закаленных); 1,2 - для зубчатых колес с поверхностным упрочнением;

– коэффициент запаса: 1,13 - для передач, выход которых из строя связан с тяжелыми последствиями, 1,0 - для остальных случаев;

– коэффициент запаса, учитывающий упрощения (допущения) при определении действующих и допускаемых напряжений ( = 1,1...1,2).

Таблица 2.4

Значение коэффициента

Параметр	Обозна­чение	Метод определения
Коэффициент долговечности		, = 2,6.
Число циклов, соответствующее перелому кривой усталости		Если твердость задана в HRC, то ее перевод можно осуществить по рис 2.12.
Требуемый ресурс рассчитываемого зубчатого колеса в циклах		, где – ресурс передачи в часах.
Рис. 2.12. Соотношение между значениями твердости в единицах HB и HRC

2.10.2 Допускаемые напряжения изгиба

Допускаемые напряжения изгиба зубьев шестерни и колеса определяют по формуле:

.

Предел выносливости при ''отнулевом" (пульсационном) цикле нагружений выбирают по табл. 2.5, в зависимости от материала и твердости зубьев.

Таблица 2.5

Предел выносливости при отнулевом цикле нагружений

Материал	Вид термической обработки	Твердость зубьев		, МПа
		на поверх­ности	в сердце­вине
40, 45, 40Х, 40ХН, 45ХЦ, 35ХМ	Нормализация, улучшение	180-350 HB	180-350 HB
40Х, 40ХН, 40ХФА	Объемная закалка	45-53 HRC	45-53 HRC	500-550
40Х, 40ХН, 35ХМ	Закалка ТВЧ по всему контуру, включая впадину (m  3 мм)	48-52 HRC	27-35 HRC	600-700
	Закалка ТВЧ сквозная, включая впадину (m  3 мм)	48-52 HRC	48-52 HRC	500-600
38Х2Ю, 38Х2МЮА	Азотирование	58-67 HRC	24-40 HRC
40Х, 40ХФА, 40ХНМА		48-60 HRC
20Х, 18ХГТ, 25ХГТ, 12ХН3А, 20ХН3А, 20ХН2М, 25ХГМ	Цементация с автоматическим регулированием процесса	57-62 HRC	30-45 HRC	850-950
	Цементация			750-800
25ХГМ	Нитроцементация с автоматическим регулированием процесса	56-63 HRC	30-45 HRC	1000
25ХГТ, 30ХГТ, 35Х				750

Коэффициент долговечности:

, ,

где = 6 , = 4 – для нормализованных и улучшенных зубчатых колес; = 9, = 2,6 – для закаленных и поверхностно упрочненных.

Требуемый ресурс – см. табл. 2.4.

Коэффициент запаса прочности равен произведению трех частных коэффициентов запаса:

Коэффициент запаса прочности = 1,7.

Для нитроцементированных и цементированных (с автоматическим регулированием процесса) зубчатых колес коэффициент запаса прочности можно уменьшить до 1,55 и 1,65 соответственно.

Коэффициент запаса прочности = 1,3 для передач, выход которых из строя связан с тяжелыми последствиями; для обычных условий = 1.

Коэффициент запаса прочности = 1,1...1,3 при определении действующих и допускаемых напряжений.