Особливості розрахунків на міцність циліндричних передач Новікова

Як було зазначено вище, контакт зубців у передачах Новікова здійснюється по деякій поверхні завдяки дотиканню випуклої та уг­нутої поверхні зубців із великими і близькими за значенням радіу­сами кривини. Розміри поверхні контакту збільшуються за рахунок припрацьовування зубців. Тому у передачах Новікова рекомендують для виготовлення зубчастих коліс використовувати матеріали, які здатні припрацьовуватись. На практиці найчастіше застосовують сталеві зубчасті колеса з твердістю Н ≤ 320 НВ.

Незважаючи на поверхневий контакт зубців, руйнування їхніх активних поверхонь проявляється у вигляді втомного викришування. Контактна теорія Герца до зубців передач Новікова застосовується умовно. За цією теорією розроблені методи розрахунку зубців на втому їхніх активних поверхонь із урахуванням деяких коректуючих коефіцієнтів.

Крім розрахунків на контактну втому, для зубців передач Новіко­ва треба виконувати розрахунки на втому при згині Особливості геометрії зубців у розрахункових формулах враховують відповідними коефіцієнтами.

Формули для розрахунків на міцність косозубих циліндричних передач Новікова, форма зубців яких відпо­відає початковому контуру на ГОСТ 15023 – 76 (дозаполюсне за­чеплення), а відношення b₂ / P_x = 1,25...1,35.

Перевірний розрахунок за умовою стійкості активних поверхонь зубців проти втомного викришування ведуть за формулою [22]

σ_H = Z_M Z_β Z_k [2Т₁ /(d₁²m))] (К_нα К_нv /К_ε) (u + 1)/u ≤ [σ]_н. (25.9)

У цій формулі маємо такі розрахункові коефіцієнти:

Z_M = 275 (МПа)^1/2 – коефіцієнт, що враховує механічні власти­вості сталевих зубчастих коліс; Z_β = 0,01β + 0,2 – коефіцієнт кута нахилу зубців;

Z_k = 0,8 – коефіцієнт довжини умовної лінії контакту по висоті зубця;

К_нα = 1 + 0,63 – коефіцієнт нерівномірності розпо­ділу навантаження між головкою та ніжкою зубця;

К_нv – коефіцієнт динамічного навантаження, який можна бра­ти таким же, як і для евольвентних циліндричних передач (див. табл. 23.4);

К_ε – 2,15 – коефіцієнт, що враховує розподіл навантаження по поверхнях контакту зубців.

Розрахунок зубців передач Новікова на втому при згині можна виконати за такою умовою:

σ_F = Y_FY_βY_k [2T₁/(m³z₁)] (K_FαK_Fv/K_ε) ≤ [σ]_F, (25.10)

Тут слід вибрати такі значення розрахункових коефіцієнтів:

Y_F – коефіцієнт форми зубців, який беруть залежно від екві­валентного числа зубців z_v = z/cos³ β за табл. 25.2;

Y_β = 0,006 β – коефіцієнт нахилу зубців;

Y_k ≈ 0,5 – коефіцієнт переміщення контакту вздовж зубців;

K_Fα = І + 0,76 – коефіцієнт нерівномірності розпо­ділу навантаження при згині між головкою та ніжкою зубця;

K_Fv – коефіцієнт динамічного навантаження (див. табл. 23.4).

При виконанні проектного розрахунку циліндричної передачі Новікова наближене значення ділильного діаметра шестірні визна­чають за формулою, добутою з умови (25.9) при усереднених значен­нях розрахункових коефіцієнтів: . (25.11)

Тут обертовий момент на ведучому валу передачі T₁ у ньютон–метрах (Н · м); [σ]_H – у мегапаскалях (МПа); d_1min – у міліметрах (мм), а число зубців шестірні z₁ вибирають згідно з рекомендаціями 25.2.

Допустимі напруження контактне [σ]_H та згину [σ]_F для зубців циліндричних передач Новікова визначають за такою ж методикою, як і для евольвентних зубчастих передач.

Сили, що виникають у зачепленні циліндричної передачі Новіко­ва і передаються на вали та їхні опори, можна обчислити за формула­ми (23.15), (23.16) та (23.17) для циліндричних евольвентних передач за умови, що кут профілю зубців α_n = 27°. При визначенні сил реак­цій опор валів слід мати на увазі їхню циклічну зміну, оскільки зона контакту зубців у передачах Новікова переміщається від одного тор­ця коліс до другого.

Порівнюючи габаритні розміри (наприклад, міжосьвву відстань) косозубої ци­ліндричної передачі та циліндричної передачі Новікова, зазначимо, що міжосьова відстань передачі Новікова в 1,34 раза менша для тих са­мих параметрів навантаження.