9.7.1. Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые напряжения при расчете на контактную выносливость определяются отдельно для колеса и шестерни по формуле

, (9.12)

где  – предел контактной выносливости поверхностей зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемен напряжений, МПа;  – коэффициент безопасности;  – коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев (при  мкм ; при  мкм ; при  мкм );  – коэффициент, учитывающий окружную скорость;  – коэффициент, учитывающий размеры зубчатых колес;  – коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и режима нагружения передачи.

При проведении проектного расчета коэффициенты ,  и  не учитывают, поскольку неизвестны пока размеры передачи, следовательно, невозможно определить окружную скорость, назначить степень точности передачи, выбрать параметры шероховатости поверхности зубьев. Поэтому допускаемые контактные напряжения шестерни и колеса в данном случае определяют по формуле:

.

При проведении проверочного расчета на контактную выносливость допускаемые контактные напряжения должны быть уточнены по формуле (9.12) введением коэффициентов ,  и .

Предел контактной выносливости () поверхностей зубьев определяется в зависимости от вида термообработки (табл. 9.3).

Таблица 9.3 Пределы выносливости

Термообработка

Твердость поверхности

,  МПа

, МПа

Улучшение, нормализация

НВ ≤ 350

1,1

1,75

Поверхностная закалка

40…56 HRC

1,2

600…700

1,75

Примечание:  и  – средняя твердость

Для зубчатых колес с однородной структурой материала (нормализация, улучшение, объемная закалка) ; для колес с поверхностным упрочнением зубьев (поверхностная закалка ТВЧ, цементация, азотирование) .

Коэффициент, учитывающий окружную скорость, определяется в зависимости от твердости материала зубчатых колес по следующим формулам:

· при

;

· при НВ > 350

,

где  – окружная скорость на начальном диаметре, м/с.

Коэффициент, учитывающий размеры зубчатых колес, принимается равным единице для колес с диаметром  мм, при большем диаметре колеса определяется по формуле:

.

Коэффициент долговечности определяется по формуле

;       ,

где  – базовое число циклов перемен напряжений, определяемое в зависимости от твердости материала зубчатых колес (табл.


9.4);  – эквивалентное число циклов перемен напряжений, определяемое в зависимости от срока службы и режима нагружения передачи, при  <  коэффициент долговечности принимается равным .

При постоянном режиме нагружения эквивалентное число циклов перемен напряжений определяется по формуле:

,

где n – частота вращения шестерни или колеса, об/мин;  – срок службы, ч.

Для косозубых и шевронных передач определяется среднее допускаемое напряжение по формуле:

,

где ,  – допускаемые контактные напряжения соответственно для шестерни и колеса, определяемые по формуле (9.12);  – меньшее из значений  и .

Для конических зубчатых передач среднее допускаемое напряжение определяется по формуле:

.

Таблица 9.4 Значения базового числа циклов перемен напряжений

Средняя твердость

поверхностей зубьев

Средняя твердость

поверхностей зубьев

200

10

450

47

68

250

25

16,5

500

52

87

300

32

25

550

56

114

350

38

36,4

600

60

143

400

43

50