Перевірочний розрахунок зубців передачі на міцність

Розрахунок передачі на міцність проводимо за ДСТ 21354-75 (з деякими спрощеннями).

4.1. Перевірочний розрахунок зубців передачі на контактну витривалість:

(4.1)

де Z_m=275 – коефіцієнт, що враховує механічні властивості матеріалу коліс;

Z_H – коефіцієнт, що враховує форму коліс сполучених поверхонь зубців:

(4.2)

Z_e - коефіцієнт, що враховує сумарну довжину контактних ліній, для косозубої передачі:

(4.3)

де e_a - коефіцієнт торцевого перекриття,

(4.4)

K_HV=1,18 – коефіцієнт динамічного навантаження визначаємо по таблиці 4.1.

Таблиця 4.1. Коефіцієнт динамічного навантаження при розрахунку на контактну утому K_HV.

Ступінь точності	Твердість НВ	v, м/с
Прямозубі передачі
	≤ 350	1,03	1,06	1,12	1,17	1,23	1,28
≥ 350	1,02	1,04	1,07	1,10	1,15	1,18
	≤ 350	1,04	1,07	1,14	1,21	1,29	1,36
≥ 350	1,03	1,05	1,09	1,14	1,19	1,24
	≤ 350	1,04	1,08	1,16	1,24	1,32	1,40
≥ 350	1,03	1,06	1,10	1,16	1,22	1,26
	≤ 350	1,05	1,10	1,20	1,30	1,40	1,50
≥ 350	1,04	1,07	1,13	1,20	1,26	1,32
Косозубі й шевронні передачі
	≤ 350	1,01	1,02	1,03	1,04	1,06	1,07
≥ 350	1,00	1,00	1,02	1,02	1,03	1,04
	≤ 350	1,02	1,03	1,05	1,06	1,07	1,08
≥ 350	1,00	1,01	1,02	1,03	1,03	1,04
	≤ 350	1,01	1,02	1,04	1,06	1,07	1,08
≥ 350	1,01	1,01	1,02	1,03	1,04	1,05
	≤ 350	1,01	1,03	1,05	1,07	1,09	1,12
≥ 350	1,01	1,01	1,02	1,03	1,04	1,05

де K_Ha - коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження між зубцями, визначаємо по таблиці 4.2.

Таблиця 4.2. Коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження між зубцями .

Окружна швидкість, V, м/с	Значення коефіцієнта при ступені точності по нормах плавності роботи ДСТ 1643 - 81
2,5		1,01	1,03	1,05	1,15
		1,02	1,05	1,09	1,16
	1,01	1,03	1,07	1,13	—
	1,01	1,04	1,09	—	—
	1,02	1,05	1,12	—	—
	1,02	1,08	—	—	—

K_Ha =1,15

Отримані дійсні контактні напруження повинні бути менше припустимих напружень.

(4.5)

4.2. Перевірочний розрахунок зубців передачі на згибну витривалість.

Розрахунок по напруженням згину робимо по формулах:

(4.6)

(4.7)

де Y_F – коефіцієнт форми зубця;

Y_b – коефіцієнт, що враховує кут нахилу зубців;

K_Fb=1,6– коефіцієнт нерівномірності розподілу навантаження по довжині зубця (таблиця 3.1);

K_FV – коефіцієнт динамічного навантаження;

K_Fa – коефіцієнт розподілу навантаження між зубцями.

Визначимо величини, що входять у формулу (4.6).

Y_F1=4,09 й Y_F2=3,6 визначаємо по таблиці 4.3. залежно від еквівалентного числа зубців:

(4.8)

Таблиця 4.3. Коефіцієнт форми зубця для коліс зовнішнього зачеплення за ДСТ 21354-75.

z1
YF	4,25	4,09	3,90	3,80	3,70	3,66	3,62	3,6	3,6	3,6

Коефіцієнт Y_b, що враховує кут нахилу зубців:

(4.9)

Коефіцієнт K_FV=1,14 визначаємо по таблиці 4.4.

Таблиця 4.4. Коефіцієнт динамічного навантаження при розрахунку на згин K_FV.

Ступінь точності	Твердість НВ	v, м/с
Прямозубі передачі
	≤ 350	1,06	1,13	1,26	1,40	1,58	1,67
≥ 350	1,02	1,04	1,08	1,11	1,14	1,17
	≤ 350	1,08	1,16	1,33	1,50	1,67	1,80
≥ 350	1,03	1,05	1,09	1,13	1,17	1,22
	≤ 350	1,10	1,20	1,38	1,58	1,78	1,96
≥ 350	1,04	1,06	1,12	1,16	1,21	1,26
	≤ 350	1,13	1,28	1,50	1,77	1,98	2,25
≥ 350	1,04	1,07	1,14	1,21	1,27	1,34
Косозубі й шевронні передачі
	≤ 350	1,02	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25
≥ 350	1,01	1,02	1,03	1,04	1,06	1,07
	≤ 350	1,03	1,06	1,11	1,16	1,22	1,27
≥ 350	1,01	1,02	1,03	1,05	1,07	1,08
	≤ 350	1,03	1,06	1,11	1,17	1,23	1,29
≥ 350	1,01	1,02	1,03	1,05	1,07	1,08
	≤ 350	1,04	1,07	1,14	1,21	1,28	1,35
≥ 350	1,01	1,02	1,04	1,06	1,08	1,09

Коефіцієнт K_Fa =1визначаємо по таблиці 4.5.

Таблиця 4.5. Значення коефіцієнта K_Fa.

Ступінь точності
KFa	0,72	0,81	0,91	1,00

4.3. Перевірка межі міцності зубців при перевантаженні.

При дії короткочасних перевантажень зубці перевіряють на пластичну деформацію або крихкий злам від максимального навантаження. За умовами завдання максимальне навантаження .

4.3.1. Розрахунок на контактну міцність по максимальному контактному напруженню.

Розрахунок виконуємо для колеса по формулі:

(4.10)

де s_Н – розрахункове контактне напруження, викликуване розрахунковим контактним моментом (раніше визначено по формулі (4.1);

[s_Н]_max – допустиме максимальне контактне напруження.

При термообробці нормалізація, поліпшення або об'ємне загартування,

[s_Н]_1max = 0,8×320=256МПа (4.11)

де s_Т – межа текучості матеріалу (таблиця 2.2);

при цементації зубців і загартуванню струмами високої частоти:

[s_Н]_2max = 2,8×320=896МПа (4.12)

4.3.2. Розрахунок по максимальному напруженню на згин:

(4.13)

[s_F]_max – максимальне припустиме напруження на згин:

при НВ ≤ 350 [s_F]_max = 0,8×320=256МПа (4.14)