Допускаемые контактные напряжения. Расчет допускаемых контактных напряжений ведется по формуле
= σH lim b ZN / SH,
где σH lim b— предел контактной выносливости, соответствующий базе испытаний (т. е. наибольшему числу циклов при испытаниях на усталость); ZN — коэффициент долговечности; SH — минимальный коэффициент запаса прочности.
Предел контактной выносливости σH lim b зависит от термообработки, твердости активных поверхностей зубьев и определяется по табл. 7.8.
Коэффициент долговечности ZN учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач, когда заданное число циклов изменения напряжений Nk меньше базы испытаний NHlim; этот коэффициент определяется по формуле
ZN = ≥ 1 ≤ ZNmax.
ТАБЛИЦА 7.8
Способ термической и химико- термической обработки | Средняя твердость поверхностей зубьев | Стали, например | σH lim b, МПа | σF lim b,МПа |
Отжиг, нормализация или улучшение | Н ≤ 350 НВ | 45, 50,40Х, 45Х, 40ХН | 2Ннв+70 | 1,75Ннв |
Объемная и поверхностная закалка | 38...50HRC, | 40Х, 35ХМ, 35ХГСА, 40ХН | 17HHRCэ+200 | 500... 700 |
Цементация и нитроцементация | Более 56 HRC, | 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ, 20ХН | 23HHRC э | 700... 950 |
Азотирование | 350...750HV | 40Х, 38ХМЮА | 580...770 |
База испытаний зависит от твердости зубьев и определяется по табл. 7.9. Заданное число циклов определяется по формуле
|
|
Nk = 60nLh,
Lh — заданная долговечность (ресурс) передачи вчасах. Предельные значения коэффициента долговечности: ZNmax = 1,8 для зубьев с поверхностным упрочнением; ZNmax = 2,6 для зубьев с однородной структурой материала (нормализация, улучшение, объемная закалка). Для длительно работающих передач, когда Nk > NHiim, принимается
Z N = ≥ 0,75 или определяется по графику стандарта.
ТАБЛИЦА 7.9
Твердость, НВ | |||||||||
NH]im млн. циклов |
Коэффициент запаса прочности SH = 1,1 для зубчатых колес с однородной структурой материала; SH = 1,2 для колес с поверхностным упрочнением зубьев; для передач, выход из строя которых связан с тяжелыми последствиями, значения коэффициентов следует увеличивать до SH = 1,25 и SH = 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
[σн] = 0,45 ( + ) ≤ 1,23 .
Для конических колес [σн] ≤ 1,15. .
Допускаемые напряжения на усталость при изгибе. Расчет допускаемых напряжений изгиба ведется по формуле
= σF lim b Ya YN / SF ,
где σFlimb — предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базе испытаний и принимаемый по табл. 7.8 (большие значения при большей твердости зубьев); YA — коэффициент реверсивности нагрузки; YN — коэффициент долговечности; SF — минимальный коэффициент запаса прочности.
|
|
Коэффициент реверсивности YA=1 при одностороннем приложении нагрузки; YA ≈ 0,7 для реверсивных передач.
Коэффициент долговечности YN = ≥ 1 ≤ YN max, где база испытаний для всех сталей
NF lim = 4 · 106 циклов; заданное число циклов Nk = 60nLh. Для колес с однородной структурой материала q = 6, YN max = 4; при поверхностном упрочнении зубьев q = 9, YN max = 2,5, YN=1.
Коэффициент запаса прочности учитывает нестабильность свойств материала, его твердость, вероятность неразрушения и ответственность передачи; SFlim = 1,4...1,7 в зависимости от марки стали и термообработки (см. таблицы стандарта).
После проверочных расчетов превышение допускаемых напряжений (перегрузка передачи) не должна превышать 5%, а недогрузка желательна не более 10%.