11. Проверочный расчет зубьев на отсутствие остаточных деформаций при действии пиковых нагрузок

11.1 Определение допускаемых контактных напряжений, гарантирующих отсутствие общих остаточных деформаций зубьев или их хрупкого разрушения при перегрузках

Допускаемое контактное напряжение при пиковых нагрузках _{Hp max}, МПа, гарантирующее отсутствие местных остаточных деформаций или хрупкого разрушения (растрескивания) поверхностного слоя зубьев, зависит от вида химико-термической обработки и характера изменения твердости по глубине зуба. Согласно данным с. 29 ГОСТ 21354 – 87, имеем:

для зубчатых колес, подвергнутых улучшению или сквозной закалке зубьев с низким отпуском: ,

где - предел текучести материала зубьев рассматриваемого колеса, МПа.

По ГОСТ 21345-87:

, так как шестерня закалена;

, так как колесо улучшено.

11.2 Проверка передачи на отсутствие при действии пиковых нагрузок местных остаточных деформаций зубьев или хрупкого разрушения их поверхностного слоя (растрескивания)

Эту проверку производят по условию

_{H max}  _{H p max}

где _{H p max} – меньшее из допускаемых контактных напряжений для шестерни или колеса, гарантирующих отсутствие при действии пиковых нагрузок местных остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя зубьев: _{H p max}=_{H p max2}=1460 МПа.

_{H max} – рабочее контактное напряжение, возникающее при действии пиковых нагрузок, находят по зависимости

где _H – рабочее контактное напряжение, МПа, возникающее в зубе при действии номинальной нагрузки: _H= 530 МПа.

Т_пик и Т_ном – соответственно, пиковый и номинальный вращающие моменты.

К_{H max}, К_{H ном} – коэффициенты нагрузки, рассчитанные при пиковом и номинальном значениях окружного усилия передачи F_t.

.

Коэффициент К_AS, учитывающий динамичность внешней нагрузки, возникающую при пусках назначают по табл. 24 ГОСТ 21354 – 87: , так как используется привод с асинхронным двигателем.

Коэффициент учитывает динамичность нагрузки, возникающую в зацеплении взаимодействующих колес передачи, находят по зависимости:

.

где для асинхронных двигателей является их паспортной характеристикой.

Коэффициент К_H учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий зубьев колес, находящихся в зацеплении. Его определяют по следующей зависимости:

где

Вычисляем при ,так как при этом значение максимально и равно:

Коэффициент учитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями, одновременно находящимися в зацеплении. Для косозубых (при _ > 2) вычисляют по следующей формуле:

При определ ении значений коэффициента должно выполняться условие . Следовательно .

.

.

.

11.3 Определение допускаемых напряжений изгиба, гарантирующих отсутствие при перегрузках общих остаточных деформаций зубьев

Допускаемое напряжение изгиба _{Fp max}, МПа, гарантирующее отсутствие при пиковых нагрузках общей остаточной деформации или хрупкого излома зубьев, согласно данным с. 52 ГОСТ 21354-87, определяют по следующей зависимости:

где _{F st} – предельное напряжение для зубьев при их изгибе пиковой нагрузкой, МПа. Согласно табл.18 ГОСТ 21354 – 87 его вычисляют по следующей зависимости:

где – базовое значение предельного напряжения для зубьев при их изгибе пиковой нагрузкой, определяемое по табл. 19 ГОСТ 21354 – 87 в зависимости от марки стали и вида термоупрочнения зубьев: ,

– коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зуба на его прочность при действии пиковых нагрузок. При отсутствии шлифования переходных поверхностей зубьев принимают .

– коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения переходной поверхности зуба на его прочность при действии пиковых нагрузок.

При отсутствии деформационного упрочнения принимают .

– коэффициент запаса прочности при действии пиковой нагрузки. Согласно п. 2 табл. 18 ГОСТ 21354 – 87, его определяют по следующей зависимости:

,

где Y_Z – коэффициент, учитывающий способ получения заготовок зубчатых колес (согласно п.10.3 табл.13 ГОСТ 2154 – 87, штамповок ).

S_y – коэффициент, зависящий от марки стали и способов термоупрочнения зубьев, для сталей и термообработок, указанных в табл.19 ГОСТ 21354 – 87 и вероятности неразрушения 0,99 – имеем S_y = 1.75.

Y_{R st} – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости переходной поверхности зуба при действии пиковой нагрузки;

Y_{ st} и Y_{ stT} – коэффициенты, учитывающие градиент напряжений и чувствительность материала к концентрации нагрузки, соответственно, для раcсчитываемого и испытываемого колеса при действии пиковых нагрузок (для условий, отраженных в табл. 19 ГОСТ 21354 – 87, и ).

Y_X – коэффициент, учитывающий размеры колеса. Смотри п. 10.

Y_X1=1,043, Y_X2=1,029.