Определение допускаемых контактных напряжений и напряжений изгиба

Результаты расчета зубчатой передачи сведены в таблицы (Табл. 3 – Табл. 9) [7].

Табл. 3

Исходные данные
Наименование параметра	Обозначение	Быстроходная ступень коническая	Тихоходная ступень цилиндрическая
Мощность передачи Р, кВт	Р	9,1	8,61
Передаточное число	U	3,81	4,59
Частота вращения, мин^-1	n
Срок службы, ч	Lh	17500
Режим работы		постоянный
Тмах/Тном		2,2
Угол зацепления, град		0°
Степень точности		8-B
Заготовка	Шестерня		поковка
Колесо		поковка
Марка стали	Шестерня		40Х
Колесо
Термообработка	Шестерня		Закалка ТВЧ
Колесо
Твердость рабочей поверхности зубьев, HRC	Шестерня	HB	55	55
Колесо	50	50
Смещение	Шестерня	x	0
Колесо
Количество зубьев	Шестерня	Z	22	22
Колесо	84	102

Табл. 4

Определение допускаемых контактных напряжений
Наименование параметра	Обозначение	Формула		Значения для ступени
Быстроходная ступень	Тихоходная ступень
Количество нагружений за один оборот	с		Ш
К
Количество циклов нагружения с учётом режима работы, млн.	Nk	Nk=60∙c∙n∙Lh	Ш	1530,9	400,9
К	401,8	87,5
Базовое число циклов, млн.	NHB	NHB=30∙(HB)^2.4	Ш
К	85,9	85.9
Показатель степени	m	т.к. Nk> NHB	Ш
К
Коэффициент долговечности	ZN	ZN=	Ш	0.88	0.94
К	0.93
Коэффициент запаса прочности	SH	для зубчатых колес с поверхностным упрочнением зубьев	Ш	1.2	1.2
К	1.2	1.2
Предел контактной выносливости, МПа	σHlim	σHlim=17HRC+200	Ш
К
Допускаемое контактное напряжение, МПа	[σ]H		Ш
К
Принятое			812 787

Табл. 5

Определение делительного диаметра и модуля
Наименование параметра	Обозначение	Формула (источник)	Быстроходная ступень	Тихоходная ступень
Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий	KHβ	ГОСТ 21354-87	1,09	1,05
Вспомогательный коэффициент	Kd	Для прямозубых передач Kd =770	1013	770
Коэффициент ширины венца	Кве	Кве ≤0,3	0,2	--
Относительная ширина венца	Ψbd	Для проектировоч-ного расчета	--	0,4
Крутящий момент на шестерне, Hм	T		60,8	218,53
Расчетный делительный диаметр, мм	dW		59,8	80,2
Модуль, мм	Расчетный	m		2,3	3,34
Принятый	m	ГОСТ 9563-60	4	3
Внешний делительный диаметр, мм	Шестерня	dе	dе=me z	72	--
Колесо	276	--
Делительный диаметр, мм	Шестерня	dW		--	75
Колесо	--	345
Внешнее конусное расстояние, мм	Re	Re=0.5mz	141,83
Межосевое расстояние, мм	aW		--	210
Ширина зубчатого венца, мм	Расчетная	b	b=R ekbe	6,5	--
Принятая
10
Ширина венца, мм	Расчетная	bW		--	28,8
Принятая	--	28

Табл. 6

Определение допускаемых напряжений для расчета на максимальные нагрузки и на изгиб
Наименование параметра	Обозначение	Формула		Значения для ступени
Быстроходная ступень	Тихоходная ступень
Количество циклов нагружения.	Nk	Nk=60∙c∙n∙Lh	Ш К	1530,9	400,9
401,8	87,5
Базовое число циклов.	NFβ	Для обоих колес:	Ш К
Показатель степени	m	Для данного вида термообработки	Ш К
Коэффициент долговечности	YN		Ш
К
Коэффициент, учитывающий размеры колеса	Yx		Ш	1.04	1.04
К	1.02	1.01
Коэффициент, учитывающий способ получения заготовки	Yk	Так как колеса и шестерни получаем штамповкой, то:	Ш К
Коэффициент запаса прочности	SF	По табл.2.4 [6]	Ш К	1.7	1.7
Предел выносливости при изгибе, МПа	σFlim0	По табл.2.4 [6]	Ш К
Допускаемое напряжение при изгибе, МПа	[σF]		Ш	355,2	355,0
К	346,5	343,5
Предел выносливости при изгибе, МПа	σFlimmax	По табл.2.4 [6]	Ш К
Коэффициент запаса прочности	SFmax	ГОСТ 21354-87	Ш К	1.75	1.75
Допускаемое напряжение при изгибе, МПа	[σF]max		Ш
К

Табл. 7Проверочный расчет на контактную выносливость

Проверочный расчет на контактную выносливость
Наименование параметра	Обозначение	Формула (источник)	Быстроходная ступень	Тихоходная ступень
Коэффициент, учитывающий суммарную длину контактных линий			--	0.87
Окружная скорость, м/с	V		5,01	1.5
Коэффициент, учитывающий разность шагов зацепления колёс	g0	для модуля до m=4 ГОСТ 21354-87	6,10	5,6
Удельная окружная динамическая сила, Н/мм	WHV		40,79	7,94
Окружная сила, Н	Ft
Коэффициент, учитывающий внутренюю динамическую нагрузку	KHV		1.55	1.04
Относительная ширина венца	Ψbd		0.26	0.33
Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий	KHβ	ГОСТ 21354-87	1.31	1.04
Коэффициент нагрузки	KН		2,23	1.08
Действующее контактное напряжение, МПа
Сравнение с допускаемым, %			1,7	0,2

 

 

Табл. 8 Определение действующих напряжений для расчета на изгиб

Определение действующих напряжений для расчета на изгиб
Наименование параметра	Обозначение	Формула		Значения для ступени
Быстроходная ступень	Тихоходная ступень
Число зубьев эквивалентных колес	Zv		Ш	18,61	--
К	271,03
Коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений	YFS		Ш	5,02	4,00
К	4,22	3.58
Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий	KFβ			--	1.03
Коэффициент, учитывающий внутреннюю динамическую нагрузку	KFV			1.55	1.04
Коэффициент нагрузки	KF			--	1.07
Действующее изгибное напряжение, МПа	[σF]		Ш
К
Сравнение с допускаемым			Ш	-26,5	-16,1
К	-36,5	-22,3

 

Определение геометрических и других параметров колеса и шестерни(Табл. 9).

Все значения линейных размеров приведем в миллиметрах.

 

Табл. 9 Определение геометрических и других параметров колеса и шестерни