Расчет допускаемых напряжений

Допускаемые контактные напряжения. Расчет допускаемых контактных напряжений ведется по формуле.

[σ_Н] = σ_{Нlim b} Z_N/S_H

да σ_{Нlim b} — предел контактной выносливости, соответствующий базе испытаний (т. е. наибольшему числу циклов при испытаниях на усталость); Z_N — коэффициент долговечности; S_H — минимальный коэффициент запаса прочности.

Предел контактной выносливости σ_{Нlim b} зависит от термообработки, твердости активных поверхностей зубьев и определяется по табл. 7.8.

Коэффициент долговечности Z_N учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач, когда заданное число циклов изменения напряжений N_k меньше >азы испытаний N_Hlim; этот коэффициент определяется по формуле

База испытаний зависит от твердости зубьев и определяется по табл.7.9. Заданное число циклов определяется по формуле

N_k = 60nL_h

где п — частота вращения того из колес, для которого определяется допускаемое напряжение; L_h — заданная долговечность (ресурс) передачи в часах. Предельные значения коэффициента долговечности: Z_Nmax = 1,8 для зубьев с поверхностным упрочнением; Z_Nmax= 2,6 для зубьев с одно­родной структурой материала (нормализация, улучшение, объемная закалка). Для длительно работающих передач, когда N_k > N_Нlim, принимается или определяется по графику стандарта.

Таблица 7.8

Предел контактной выносливости

Таблица 7.9

База испытаний

Твердость, НВ
N H lim млн.циклов

Коэффициент запаса прочности S_H = 1,1 ДДЯ зубчатых колес с однородной структурой материала; S_H = 1,2 для колес с поверхностным упрочнением зубьев; для передач, выход из строя которых связан с тяжелыми последствиями, значения коэффициентов следует увеличивать до S_H = 1,25 и S_Н = 1,35 соответственно.

Расчет на контактную усталость прямозубых передач ведется по колесу, для которого допускаемое напряжение меньше; расчет косозубых и шевронных передач ведется по условному допускаемому напряжению

[σ_Н]=0,45([σ_Н1]+[ σ_Н2]) ≤ 1,23[σ_Н2].

Для конических колес [σ_Н] ≤ 1,15[σ_Н2].

Допускаемые напряжения на усталость при изгибе. Расчет до­пускаемых напряжений изгиба ведется по формуле

[σ_F] = σ_{Flim b}Y_AY_N/S_F,

где σ_{Flim b} — предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базе испытаний и принимаемый по табл. 7.8 (большие значения при большей твердости зубьев); Y_A — коэффициент реверсивности нагрузки; Y_N — коэффициент долговечности; S_F — минимальный коэффициент за­паса прочности.

Коэффициент реверсивности Y_A = l при одностороннем приложении нагрузки; Y_A ≈ 0,7 для реверсивных передач.

.Коэффициент долговечности , где база испытаний для всех сталей N_Flim = 4 • 10⁶ циклов; заданное число циклов N_k = 60nL_h. Для колес с однородной структурой материала q = 6, Y_Nmax= 4; при поверхностном упрочнении зубьев q = 9, Y_Nmax = 2,5.

Для длительно работающих передач, когда N_t > N_{F lim}, принимается Y_N = 1.

Коэффициент запаса прочности учитывает нестабиль­ность свойств материала, его твердость, вероятность неразрушения и от­ветственность передачи; S_{F lim} = 1,4...1,7 в зависимости от марки стали и термообработки (см. таблицы стандарта).

После проверочных расчетов превышение допускаемых напряжении (перегрузка передачи) не должна превышать 5%, а недогрузка желательна не более 10%.