5.2.3. Порядок розрахуНку Циліндричної зубчаТої передаЧі

В даному підрозділі коротко зупинимось на основних моментах розрахунку циліндричної передачі. Докладний порядок розрахунку відомий студенту з практичних занять.

При виборі матеріалу зубчатих коліс слід враховувати призначення проектованої передачі, умови експлуатації, вимоги до габаритних розмірів і можливу технологію виготовлення коліс. Основним матеріалом для виготовлення зубчатих коліс є сталь. Необхідну твердість в поєднанні з іншими механічними характеристиками можна одержати за рахунок призначення відповідної термічної або хіміко-термічної обробки стали.

Для рівномірного зношування зубів і кращого їх припрацювання твердість шестерні НВ1 рекомендують призначати більше твердості НВ2 колеса не менше ніж на (10...15) НВ.

Розрахунок допустимих напружень проводиться в такому порядку.

Розраховують допустимі контактні напруження:

шестерні: колеса:

де використовуються наступні довідникові данні:

― границя контактної витривалості матеріалу шестерні;

― допустимий запас міцності при розрахунку на контактну міцність;

― границя контактної витривалості матеріалу колеса;

Потім розраховують середні розрахункові допустимі контактні напруження

І кінець кінцем – допустимі напруження згину:

шестерні: колеса:

де використано наступні довідникові данні:

― межа міцності матеріалу шестерні на згин;

― запас міцності при розрахунках на згин шестерні;

― межа міцності матеріалу колеса на згин;

При проектному розрахунку перш за все визначають головний параметр циліндрової передачі міжосьова відстань, в мм.

де ― коефіцієнт для косозубих та шевронних передач;

― крутний момент на колесі тихохідного валу;

― допустиме розрахункове контактне напруження;

― коефіцієнт ширини за міжосьовою відстанню;

― коефіцієнт розподілу навантаження, що залежить від ширини вінця зубчастого колеса (взятий попередньо).

Отримане значення міжосьової відстані (мм) для стандартних передач рекомендується округлити до найближчого більшого значення по ряду Ra20 нормальних лінійних розмірів [4].

Геометричний розрахунок передачі. В цій частині розрахунків за обраною величиною міжосьової відстані обирають модуль зубчастої передачі (нормальний) – основний геометричний параметр передачі. Слід пам’ятати, що число зубів для колеса і шестерні треба округлити до цілого числа, а мінімальне число зубів, яке може бути виконано для циліндричної передачі (без коригування) є сімнадцять [5]. Більш детально цей етап розглянуто на практичних заняттях.

В перевірочному розрахунку визначаються дійсні напруження контакту та згину, а їх значення порівнюються з вже розрахованими допустимими.

тут ― коефіцієнт, що враховує кут нахилу зубів;

― коефіцієнт, що враховує матеріал зубчастих коліс;

― коефіцієнт, що враховує перекриття зубів;

коефіцієнт торцевого перекриття зубчатої передачі :

― коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження між зубами, вибирають в залежності швидкості передачі та ступені точності;

― коефіцієнт розподілу навантаження за шириною вінця, при твердості та симетричному розташуванні зубчастого колеса відносно опори;

― коефіцієнт впливу динамічності навантаження;

Якщо розрахункове значення контактних напружень менше допустимих, передача буде працювати задовільно.

Далі визначають дійсні напруження згину та порівнюють їх з допустимими:

тут ― коефіцієнт форми зуба, визначається в залежності від коефіцієнта зміщення інструмента та від еквівалентного числа зубів. Слід мати на увазі що в розрахунку по напруженнях згину спершу визначається, яке з коліс є менш міцним та розрахунок проводимо по ньому.

― коефіцієнт, що враховує нахил зубів;

― коефіцієнт міцності зубів.

Питома колова розрахункова сила:

― колове зусилля в зачепленні;

― коефіцієнт, що враховує нерівномірність розподілу навантаження поміж зубами;

― ступінь точності передачі;

― коефіцієнт навантаження;

― коефіцієнт, що враховує динамічні навантаження;

З повною геометрією зубчастого колеса можна ознайомитися в роботі [5]. Основні параметри зубчастого колеса наступні.

Ділильне коло ділить зуб на ніжку й голівку. Ширина зуба дорівнює теоретично ширині западини між зубами, на практиці ширина зуба дорівнює ширині западини плюс величина бічного зазору . Основний параметр зубчастого колеса - крок зачеплення - відстань між однойменними точками двох сусідніх зубів обмірюване по дузі ділильного кола. З нього виводять модуль передачі (відношення кроку до числа π, m=P/π), що виражається рядом раціональних чисел стандартизованих у діапазоні 0,05-100 мм [4].