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 [ s_Н ]. 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 F_n – 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].