Критерії розрахунку закритих і відкритих передач
Вирішальний вплив на працездатність зубців коліс у зубчастих передачах здійснюють контактні напруження та напруження згину , які носять циклічний характер.
Контактні напруження виникають у місці контакту зубців і викликають викришування поверхонь зубців поблизу полюса зачеплення в області ніжок зубців. Напруження згинання виникають в області ніжок і викликають усталісне руйнування зубців.
Заходи по запобіганню викришування зубців:
- визначення розмірів зубців із розрахунку на втомленість по контактних напруженнях ;
- підвищення твердості робочих поверхонь зубців шляхом термообробки;
- підвищення ступеня точності за нормою контакту зубців.
Заходи по запобіганню поломки зубців:
- визначення розмірів зубців із розрахунку на втомленість по напруженням згину ;
- збільшення модулю;
- позитивне зміщення зуборізного інструменту при виготовленні коліс;
- термообробка;
- наклеп.
Крім того, внаслідок перевантаження ( ударного та статичного) зубців або концентрації напружень може виникнути поломка зубців. Заходи з уникнення цього виду руйнування:
- захист передач від перевантажень;
- збільшення жорсткості валів;
- використання зубців зі зрізаними кутами та бочкоподібних зубців;
Проектувальний розрахунок на міцність закритих швидкохідних зубчастих передач виконується за допустимими контактними напруженнями [sН]. Потім виконується перевірочний розрахунок по допустимим напруженням згинання .
Проектувальний розрахунок відкритих тихохідних високонавантажених передач виконується за допустимими напруженням згинання . Потім виконується перевірочний розрахунок по допустимих контактних напруженнях .
Проектування прямозубих циліндричних передач
Методика вибору матеріалів і розрахунок допустимих напружень для зубчастих передач наведено в роботі [6].
Розрахункове навантаження
За розрахункове навантаження приймають максимальне значення питомого навантаження, розподілене по лінії контакту зубців:
, (3.6)
де Fn – нормальна сила в зачепленні;
l – довжина лінії контакту зубців;
K – коефіцієнт розрахункового навантаження,
, (3.7)
де – коефіцієнт концентрації навантаження, який враховує нерівномірність розподілу навантаження по довжині зубця внаслідок деформації валів, корпусів, опор та самих зубчастих коліс, а також неточність виготовлення та монтажу; залежить від точності монтажу і жорсткості валів, корпусних деталей і підшипників. При всіх рівних умовах концентрація напружень збільшується зі збільшенням ширини колеса . Концентрація навантаження збільшує контактні напруження і напруження згину. Якщо колеса виготовляються з матеріалів, що прироблюються (HB < 350), то концентрація поступово зменшується внаслідок підвищеного місцевого зносу. вибирається з графіків 8.15 в роботі [3] на підставі схеми редуктора в залежності від коефіцієнта ширини колеса відносно діаметра шестерні і твердості матеріалу НВ;
– коефіцієнт динамічного навантаження, враховує внутрішні динамічні навантаження, що виникають у передачах внаслідок помилок основного кроку при нарізанні коліс. Залежить від ступеня точності виготовлення коліс (помилки кроку), колової швидкості, приєднаних мас, пружності зубців та ін. Вибирається за таблицею 8.3 в роботі [3].
Розрізняють:
, , – при розрахунках по контактних напруженнях;
, , – при розрахунках по напруженнях згину.
Сили в зачепленні
– нормальна сила, спрямована по лінії зачеплення як загальної нормалі до поверхонь зубців. При розрахунках зубчастих передач силу переносять у полюс і розкладають на складові (рисунок 3.2):
– колова сила,
– радіальну сила.
, (3.8)
, (3.9)
. (3.10)
Розрахунок міцності зубців по контактних напруженнях виконується згідно з методики, наведеною в роботі [6].