10.2. Допустима напруга в розрахунках міцності зубчастих передач

10.2.1. Допустима контактна напруга при розрахунках на втомленість визначається на базі кривих втомленості (див. рис. 1.4). Допустима напруга

(10.1)

де σ_H0 - границя витривалості матеріалу коліс при віднульовому циклі навантаження; s_H - коефіцієнт безпеки; K_HL - коефіцієнт довговічності.

Границя витривалості σ_H0 при віднульовому циклі знаходиться за табл. 10.1 або табл. 8.9 [9].

Для зуб’їв із сталі твердістю (180...350)НВ після нормалізації або поліпшення

МПа; (10.2)

після об’ємного гартування зуб’їв до твердості (35...45)НРС

МПа. (10.3)

Коефіцієнт безпеки при нормалізації, поліпшенні та об’ємному гартуванні (однорідна структура за об’ємом) s_H = 1,1; при поверхневому гартуванні, цементації і т.п.(неоднорідна структура) s_H = 1,2..

Коефіцієнт довговічності K_HL враховує вплив строку служби і режиму навантаження передачі.

Коефіцієнт довговічності K_HL знаходиться за формулою:

, але ≤ 2,4, (10.4)

де N_H0 - базове число циклів навантаження; N_Hi - число циклів в і-му режимі.

Для тривало працюючих передач N_Hi > N_H0 і K_HL = 1.

Базове число циклів залежить від середньої твердості поверхні зуб’їв

(10.5)

Число циклів при постійному режимі навантаження N_Hi = N_H розраховується за формулою:

N_H = 60nct, (10.6)

де n - частота обертання зубчастого колеса, хв^-1; с - число зачеплень зуба за один оберт (дорівнює числу коліс, які знаходяться в зачепленні); t - число годин роботи передачі за розрахунковий строк служби.

Таблиця 10.1

Механічні характеристики матеріалів зубчастих коліс

Термо- обробка	Твердість зуб’їв		Група сталей	H0**, МПа	SH	F0**, МПа	SF	[Н]max**, МПа	[F]max**, МПа
	На поверхні	В серцевині
Нормаліза- ція, покращення	180…350 HB		40;45;40Х; 40ХН;45ХЦ;35ХМ та ін.	2НВ+70	1,1	1,8HB	1,75	2,8Т	2,74НВ
Об’ємне гартування	45…35 HRC		40Х;40ХН; 45ХЦ; 36ХМ та ін.	18HRC+ +150		550			1400
Гартування с.в.ч. по всьому контуру (модуль mn  3 мм*)	56…63 HRC	25…55 HRC	55ПП;У6; 35ХМ;	17HRCПОВ+200	1,2	900		40HRCПОВ	1260
	45…55 HRC		40Х; 40ХН; та ін.			650			
Гартування с.в.ч. крізне з охоплюва- нн ям западин (модуль mn  3 мм*)	45…55 HRC	45…55 HRC	35ХМ;40Х; 40ХН; та ін.	17HRCПОВ+200		550			1430
Азотува- ння	55…67 HRC	24…40 HRC	35ХЮА; 38ХМЮА; 40Х;40ХФА;40ХНМА та ін.	1050		12HRCСЕРДЦ+ +300		40HRCПОВ	1000
	50…59 HRC						1,75	30HRCПОВ	
Цемента- ція і гарту- вання	55…63 HRC	30…45 HRC	Сталі усіх марок, що цементую- ться	23HRCПОВ		750	1,5	40HRCПОВ	1200
Нітроцеме-нтація і гартування	57…63 HRC	30…45 HRC	Молібденові сталі 25ХГМ, 25ХГНМ			1000			1520
			Безмолібде-нові сталі 25ХГТ, 30ХГТ, 35Х та ін.			750

При змінних режимах навантаження розрахунок коефіцієнта довговічності K_HL виконують за еквівалентним числом циклів N_HE. При цьому величину N_Hi в (10.4) замінюють на величину N_HE:

, але ≤ 2,4, (10.7)

Еквівалентне число циклів

(10.8)

де K_HE - коефіцієнт еквівалентної довговічності, який визначають в залежності від типу режиму навантаження (див. табл. 10.2, або табл. 8.10 [9]); N_Σ - сумарне число циклів навантаження за розрахунковий строк служби передачі.

Існує 6 типових режимів навантаження (рис. 10.1; ГОСТ 21354-87): 0 - постійний; I - важкий; II - середній рівномірний; III - середній нормальний; IV - легкий; V - особливо легкий. На рис. 10.1 позначено: T_i - поточне значення моменту навантаження; T_max - максимальний із моментів, який ураховують при розрахунках; ΣN_i - число циклів при роботі з моментами рівними і більшими T_i; N_Σ - сумарне число циклів за розрахунковий строк служби передачі.

Таблиця 10.2