Допускаемые контактные напряжения

Допускаемые контактные напряжения [ ₁] для шестерни и [ ₂ для колеса определяют по общей зависимости (но с подстановкой соответствующих параметров для шестерни и колеса). При выборе допускаемых контактных напряжений необходимо учитывать влияние на контактную прочность долговечности (ресурса работы), шероховатости сопрягаемых поверхностей зубьев и окружной скорости.

При проектном расчете:

[ ] = _limb×К_HL/[Sн],

где _limb - предел контактной выносливости при базовом числе циклов нагружения (определяется по таблице 1.1 в зависимости от термической обработки);

Таблица 1.1

Предел контактной выносливости

Способ обработки зубьев зубьев	Средняя твердость поверхности зубьев	Сталь	limb, МПа
Нормализация или улучшение	НВ<350	Углеродистая или легированная	2НВ+70
Объемная закалка	HRC38...50	18HRC+150
Поверхностная закалка	HRC40...50	17 HRC+200
Цементация и нитроцементация	HRC>56	легированная	23HRC
Азотирование	HV 550-750	легированная

N_ho - базовое число циклов нагружения;

N_he- эквивалентное число циклов нагружения.

При НВ<200 N_HO=10⁷.

При НВ 200... 500 N_HO по линейному закону от 10⁷ до 6×10⁷.

K_hl- коэффициент долговечности.

Если число циклов нагружения каждого зуба колеса больше базового, то K_hl=1 (обычно для курсовых проектов).

В других условиях, если N_HE < N_HO, то K_HL= .

Если при расчете колес из нормализованной стали К_HL> 2,6, то принимают К_HL = 2,6.

Для колёс из закаленной стали К_HL ≤ 1,8.

[S_H]- коэффициент безопасности.

[S_H]= 1,2... 1,3 при поверхностном упрочнении;

[S_H]= 1,1...1,2 для колёс из нормализованной и улучшенной стали, при объёмной закалке.

Для прямозубой передачи

[ ] = [ _min].

Для косозубых и шевронных колес

[ ] = 0,45 ([ ] + [ ]).

Затем проверяется выполнение условия

[ ] ≤1,23 [ ].

Если это неравенство не выполняется, то принимают

[ ] =1,23 [ ].

ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗГИБА

Допускаемые напряжения изгиба определяются отдельно для шестерни и колеса по формуле

[ ] = [ ],

где - значение предела выносливости при отнулевом цикле изгиба, зависит от термической обработки, определяется по табл. 1.2.

Таблица 1.2.

Предел выносливости при изгибе

ТО (ХТО)	, МПа	[SF]'
Нормализация, улучшение	1,8НВ	1,75
Объемная закалка	500-550	1,8
Поверхностная закалка		1,75
Цементация		1,55
Азотирование		1,75

Коэффициент безопасности [S_F]=[S_F]' × [S_F]"

[Sf]'- учитывает нестабильность свойств материала (таблица 1.2)

[S_F]"- учитывает способ получения заготовок:

для поковок и штамповок [S_F]"=1;

для проката [S_F]"=1,25;

для литья [S_F]"=1,3.

Для реверсируемых передач ] снижают на 25%.

Твёрдость материала выбирается в зависимости от марки стали и термической обработки по табл. 1.3.

Таблица 1.3.

Твёрдость материала

Марка стали	Размер сечения s, мм, не более	Твердость поверхности	Термообработка
		192...228НВ	Улучшение
		170...217НВ 192...240НВ 241...285НВ	Нормализация Улучшение «
		179...228НВ 228...255НВ	Нормализация Улучшение
40Х		230...260НВ 260...280 НВ 50...59HRC	« « Азотирование   аа Азотирование
45Х	100 ...300 300 ...500	230...280 НВ 163...269 НВ 163...269 НВ 230...300 НВ	Улучшение « « «
ЗОХГС		250...260 НВ	Улучшение
40ХН	130...300	230 - 300 НВ ≥ 241НВ 48...54HRC	« « Закалка Закалка
35ХМ		241 НВ 269 НВ 45...53HRC	Улучшение « Закалка
40ХНМА		≥ 302НВ ≥ 217НВ	Улучшение «
35ХГСА		235 НВ 270 НВ 310НВ 46...53HRC	« « « Закалка
20Х		56...63HRC	Цементация
12ХНЗА		56...63HRC	«
25ХГТ	-	58...63HRC	«
38ХМЮА	-	57...67HRC	Азотирование

Таблица 1.4

Варианты заданий для практической работы № 1

Номер варианта	улучшение	закалка	цементация	азотирование	число циклов нагружения	тип передачи
	40ХН	40ХН		40Х	2x105	реверсируемая
	35ХМ	35ХМ	20Х		3x105	реверсируемая
	35ХГСА	35ХГСА	12ХНЗА		4x105	реверсируемая
	40ХН	40ХН	25ХГТ		5х105	реверсируемая
	35ХМ	35ХМ		38ХМЮА	6х105	не реверсируемая
	35ХГСА	35ХГСА	20Х		7x105	не реверсируемая
	40ХН	40ХН	20Х		8x105	не реверсируемая
	35ХГСА	35ХГСА		40Х	9x105	не реверсируемая
	40ХН	40ХН	12ХНЗА		2x105	реверсируемая
	35ХМ	35ХМ	12ХНЗА		ЗхЮ5	реверсируемая
	40ХНМА	40ХН		38ХМЮА	4x105	реверсируемая
	35ХГСА	35ХГСА	25ХГТ		5x105	не реверсируемая
	40ХН	40ХН		40Х	6x105	не реверсируемая
	35ХМ	35ХМ		40Х	7х105	не реверсируемая
	35ХГСА	35ХГСА	12ХНЗА		8х105	не реверсируемая

ПримечаниеПри расчетах практической работы № 1 необходимо учесть, что в вариантах 1...5 заготовка выполнена штамповкой, в вариантах 6...10 - прокаткой, в вариантах 11...15 - литьём.