Материал: Передачи конические открытые (90

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

3.3 Число циклов перемены напряжений

3.3.1 Ресурс (суммарное время работы) передачи

Как правило, задается исходными данными Lh, час (см. раздел 2).

Иногда срок службы передачи может быть задан в годах Lг, в этом случае дополнительно задаются коэффициенты использования передачи в течение

года Kгод и в течение суток Kсут .

В этом случае суммарное время работы передачи равно:

Lh = Lг × 365 × Кгод × 24 × Ксут , часов.

3.3.2Суммарное число циклов перемены напряжений (для шестерни N∑1 , для колеса N∑2)

N∑1 = 60 · Lh ·n1;

N∑2 = 60 · Lh ·n2.

3.3.3Эквивалентное и базовое число циклов перемены напряжений (для шестерни NFE1 , для колеса NFE2)

Эквивалентное число циклов перемены напряжений

NFЕ1 = μFE · N∑1; NFЕ2 = μFE · N∑2.

Коэффициенты приведения μFE для соответствующих режимов работы приведены в таблице 3.

Базовое число циклов перемены напряжений NFG = 4×106 независимо от твердости материала колеса [1, c.15].

3.4 Допускаемые напряжения для расчета на выносливость при

изгибе

Допускаемые напряжения изгиба зубьев шестерни [σ ]F1 и колеса [σ ]F2

определяются по общей зависимости, но с подстановкой соответствующих параметров для шестерни и колеса. При этом учитывают влияние на сопротивление усталости при изгибе долговечность (ресурс), шероховатость переходной поверхности между смежными зубьями и реверс (двухстороннее приложение) нагрузки:

[s ]F = σ Flim × YN × YR × YA , МПа.

SF

Поясним составляющие данной формулы.

6

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

σ Flim - предел изгибной выносливости при отнулевом цикле, для нормализованных и улучшенных сталей:

σ Flim = 1,75×HBср,

здесь НВср - средняя твердость поверхности зубьев шестерни и колеса.

SF – коэффициент запаса прочности при расчете на изгибную прочность: SF = 1,75 – для нормализованных и улучшенных сталей.

YN – коэффициент долговечности, учитывающий влияние ресурса

следовательно, YN = 1, что и учитывает первый знак неравенства в формуле (1).

Второй знак неравенства (1) ограничивает допускаемые напряжения по условию предотвращения пластической деформации или хрупкого разрушения зуба.

YR – коэффициент, учитывающий влияние шероховатости переходной поверхности между зубьями, который принимают: YR = 1 при шлифовании или зубофрезеровании с параметрами шероховатости R Z ≤ 40 мкм, что характерно для открытых передач.

YA – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки (реверса): при одностороннем приложении нагрузки YA = 1; при реверсивном нагружении, одинаковой нагрузке и числе циклов перемены напряжений в прямом и обратном направлении YA = 0,65 , т.к. при

изготовлении открытых передач применяются только нормализованные или улучшенные стали (см. [1, с.16]).

3.5 Допускаемые предельные напряжения изгиба для проверки прочности передачи при действии кратковременной пиковой нагрузки

Предельно допускаемые напряжения определяются только при наличии в спектре нагрузки передачи кратковременных пиковых крутящих моментов Тпик2>Т2, не учитываемых при расчете на выносливость.

Предельное допускаемое напряжение изгиба [1, c.26] вычисляется отдельно для материала шестерни и колеса:

7

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

[σ]Fmax = s F lim × YN max × kst , МПа, Sst

где σ Flim − предел изгибной выносливости (см.3.4);

YN max - максимально возможное значение коэффициента долговечности: YN max = 4 (см.3.4);

kst − коэффициент влияния частоты приложения пиковой нагрузки, в случае единичных перегрузок принять kst=1,2 [1, с.26];

Sst − коэффициент запаса прочности Sst=1,75 [1, с.26].

4 Проектировочный расчет открытой конической передачи

4.1 Предварительное значение среднего окружного модуля

m = Km × 3 T1 × KFβ × YF1 × Kизн , мм,

Z12 × y bd × [s ]F1

где Km = 14,5 – для прямозубых конических передач;

KFβ – коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца конического колеса [3, с.63, таблица 7.2], значения KFβ приведены в таблице 4;

Z1 - число зубьев шестерни, рекомендуется принимать Z1>Zmin=17;

ψbd – коэффициент ширины венца шестерни относительно среднего делительного диаметра:

где b – ширина венца, мм;

d1 – средний делительный диаметр шестерни, мм; δ1 – угол делительного конуса шестерни;

δ 1 = arctg Z1 ; Z2

– коэффициент ширины зубчатого венца; ψbRe= b/Re = 0.25…0.3 (меньшие значения при u > 3); рекомендуется принимать ψbRe=0.285 по ГОСТ12289;

– коэффициент, учитывающий форму зуба [3, с.51, таблица 6.7], значения YF1 можно принимать по таблице 5 в зависимости от

Кизн – коэффициент, учитывающий уменьшение толщины зуба в его опасном сечении вследствие износа, принимается по таблице 6.

8

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Таблица 4 − Значения коэффициента KFβ в зависимости от ψ bd и

расположения колес относительно опор:

I – симметричное; II – несимметричное; III – консольное при установке на шарикоподшипниках; IV – консольное при установке на роликоподшипниках

4.2Уточнение величины внешнего и среднего окружного модуля

4.2.1Средний делительный диаметр шестерни

d1' = m × Z1 . 4.2.2 Ширина венца

b' = y bd × d1' .

Величину b' следует округлить до значения b из ряда Ra40 ГОСТ6636 (мм): 12; 14; 16; 18; 20; 22; 25; 28; 32; 36; 40; 45; 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100.

9

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

4.2.3Предварительное значение внешнего R′e и среднего R' конусного расстояния

по ГОСТ9563 (мм):

1-й ряд: 1; 1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25 2-й ряд: 1,125; 1,375; 1,75; 2,25; 2,75; 3,5; 4,5; 5,5; 7; 9; 11; 14; 18; 22 согласно [2, с.122, таблица 8.1].

4.2.5 Уточнение значения внешнего конусного расстояния

4.2.6 Окончательная ширина венца b = ψ`be · Re.

Полученную величину необходимо округлить до стандартного значения из ряда Ra40 ГОСТ6636 (см. с.9).

4.2.7Уточнение значения среднего конусного расстояния R = Re – 0,5·b.

4.2.8Уточнение значения среднего окружного модуля

Основные геометрические размеры передачи представлены на рисунке 1.

4.3 Проверочные расчеты передачи

4.3.1Определение коэффициентов формы зубьев шестерни YF1 и колеса YF2

Предварительно находится эквивалентное число зубьев шестерни ZV1 и колеса ZV2:

По таблице 5 уточняются коэффициенты формы зубьев.

10