2.2 Определение допустимых напряжений

2.2.1 Определение коэффициентов эквивалентности нагрузки

Коэффициенты эквивалентности (приведения) режима работы редуктора K_НЕ и K_FЕ определяют исходя из класса нагрузки, если он задан в техническом задании на курсовой проект, или исходя из параметров диаграммы нагружения привода (см. п. 1.2, Варианты заданий на курсовое проектирование). В первом случае они, как и коэффициент режима Х, определяются по таблице 2.3 в зависимости от вида термообработки зубчатых колес передачи, во втором случае – их вычисляют по следующим формулам

;

;

,

где   – параметр термообработки, равный 6 для зубьев, подвергнутых нормализации, улучшению или азотированию, и 9 при объемной или поверхностной закалке и цементации.

Величины параметров берут из технического задания на курсовой проект (см. п. 1.2, Варианты заданий на курсовое проектирование).

Таблица 2.3 – Коэффициенты эквивалентности и режима

Класс нагрузки		Х
			НВ≤350*	HВ>350**
Н 1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
Н 0,800	0,800	0,750	0,810	0,840
Н 0,630	0,630	0,500	0,725	0,775
Н 0,560	0,560	0,400	0,680	0,745
Н 0,500	0,500	0,315	0,645	0,745
Н 0,400	0,400	0,200	0,575	0,665
Н 0,315	0,315	0,125	0,510	0,615
* Нормализация, улучшение, азотирование. ** Закалка и цементация

Коэффициенты долговечности и в зависимости от суммарного числа циклов работы каждого зубчатого колеса передачи (наработка) определяют по формулам

;

,

где N_FG – база изгибных напряжений, принимают равной 410⁶;

N_HG – база контактных напряжений, зависящая от твердости материала, определяемая по формуле после окончательного выбора материалов зубчатых коле по таблице 2.4. При этом для шестерни обычно выбирают материал тверже, чем для колеса не менее чем на 10 единиц твердости по Бринелю, поскольку оно совершает больше оборотов в единицу времени, чем колесо. Например, при твердости материала зубчатых колес передачи менее НВ350, шестерню из стали 45 делают с термообработкой нормализация и улучшение (НВ₁350), а колесо только с нормализацией (НВ₂270). Аналогично для материалов с твердостью более HRC₁>50 и HRC₁>56, только термообработка должна быть соответствующей (закалка объемная или ТВЧ, цементация, азотирование, цианирование). Значения предела текучести выбранной марки стали, для подстановки в формулы таблицы 2.4, берут из таблицы 2.2.

По номограмме, приведенной на рисунке 2.1 можно перевести значения твердости из HRC в HB.

Таблица 2.4 – Прочностные характеристики некоторых сталей, применяемых для изготовления зубчатых колес

Термическая обработка	Твердость зубьев HRC на поверхности	Марка стали	σ0Hlim**, МПа	Sh	σ0Flim**, МПа	SF	[σHmax]**, МПа	[σFmax]**, МПа
Нормализация Улучшение	НВ 180 – 350	40; 45; 45Х; 38ХС; 35ХМ и др.	2НВ+70	1,1	1,8НВ	1,75	2,8σт	2,7НВ
Объемная закалка	45 – 55	40Х; 40ХН; 35ХМ и др.	18HRC+ +150		500			1400
Закалка при нагреве ТВЧ по всему контуру (модуль mn≥3)	56 – 63	50; У7	17HRC+ +200	1,2	630		40 HRC	1260
	42 – 50	40Х; 35ХМ; 40ХН и др.			420
Закалка при нагреве ТВЧ сквозная с охватом впадины (модуль mn<3)*	42 – 50	40Х; 35ХМ; 40ХН и др			375			I430
Азотирование	52 – 60	45Х; 40ХФА; 40ХША и др.	1050		10HRC+ +240		30HRC	I000
Цементация и закалка	56 – 59	18ХГТ; 12Х2Н4А; 20Х2Н4A;	23HRC		600	1,55	40HRC	1200
	60 – 63	12ХН3А; 12Х2Н4А; 20ХН3А; 30ХН3А			710
Нитроцементация и закалка	56 – 63	25ХГМ			750			1520
* Распространяется на все сечения зуба и часть тела зубчатого колеса под основанием впадин. ** Значения определяют по средней твердости зубьев на зубчатом колесе

Рисунок 2.1

Наработку в течение срока эксплуатации редуктора определяют как

где N_р – ресурс работы редуктора, заданный в техническом задании на курсовой проект в часах (см. п. 1.2, Варианты заданий на курсовое проектирование). Если N_i ≥ 10⁸, то K_Fдi = 1.

По наименьшему значению выбирают лимитирующий элемент передачи и далее вместо нижнего индекса i ставят либо 1 (для шестерни) либо 2 (для колеса). Если оба коэффициента равны единице, то лимитирует колесо.