Определение допускаемых контактных напряжений зубчатой передачи

2.2.1 Определить допускаемые контактные напряжения ,  МПа, не вызывающие опасной контактной усталости материала зубьев шестерни и колеса.

σ_НР = σ_Нlimb * Z_N * Z_R* Z_V * Z_L* Z_X / S_Н,

где σ_Нlimb– предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов напряжений

 

σ_Нlimb = 2НВ + 70,        

σ_Нlimb1 = 2 * 210 + 70 = 490 МПа

σ_Нlimb2 = 2 * 190 +70 = 450 МПа

Z_N – коэффициент долговечности, учитывающий срок службы передач. Т.к. редуктор предназначен для длительной работы, т.е. число циклов N_H больше базового N₀, следовательно, Z_N =1

 

Z_R– коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев; принимают для того из зубчатых колес пары, зубья которого имеют более грубые поверхности:

для 7-го класса шероховатости (Ra = 1,25…0,63 мкм) Z_R = 1.

для 6-го класса (Ra = 2,5…1,25 мкм) Z_R = 0,95.

для 5-го и 4-го классов (Rz = 40…10 мкм) Z_R = 0,9.

для зубчатых передач общепромышленного применения следует ориентироваться на 6-й класс шероховатости;

 

Z_v – коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости V:

для V ≤ 5 м/с Z_v = 1;

для V > 5 м/с Z_v = 0,8

при НВ ≤ 350 Z_v = 0,85V^0,1;

при НВ > 350 Z_v = 0,925V^0,05.

На данном этапе расчета при неизвестной скорости V можно принять Z_v= 1;

 

Z_x – коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса:

при d ≤ 700 мм Z_x = 1;

при d >700 Z_x = 0,8.

 

Z_L– коэффициент, учитывающий влияние вязкости смазочного материала;

S_H – коэффициент запаса прочности.

Для зубчатых колес с однородной структурой материала (отжиг, нормализация, улучшение, объемная закалка) S_H = 1,1.

Для зубчатых колес с поверхностным упрочнением зубьев (поверхностная закалка, цементация, азотирование) S_H = 1,2.

Для передач, выход из строя которых связан с тяжелыми последствиями, значения коэффициента запаса прочности S_H следует увеличивать до 1,25 и 1,35 соответственно; коэффициент запаса прочности; для нормализованных и улучшенных сталей S_H = 1,1

В общем случае Z_N * Z_R * Z_V * Z_L * Z_X=0,9

σ_НР1 = 490 * 0,9 / 1,1 = 400,909 МПа

σ_НР2 = 450 * 0,9 / 1,1 = 368,181 МПа

В качестве расчетного σ_НР для косозубых передач принимаем:

σ_НР = 0,45(σ_НР1 + σ_НР2)

σ_НР = 0,45 * (400,909 + 368,181) = 346,09 МПа

 

Проверяем соблюдение условия

σ_НР< 1,23 σ_НРmin,

1,23 * 368,181 = 452,862 >σ_НР

Таким образом, допускаемое контактное напряжение для шестерни σ_НР1 = 400 МПа, для колеса σ_НР2 = 368 МПа