Расчётная нагрузка для зубчатых передач. Материалы зубчатых колёс.

При работе в зубчатых передачах возникают динамические нагрузки из-за ошибок изготовления и неравномерности распределения нагрузки вдоль контактной линии, в расчёте это учитывается.

F=KF_ном или T=KT_ном

При расчёте по контактным и изгибным напряжениям:

, где

К_НА, K_FA – коэффициенты, учитывающие внешнюю динамику

К_Нb, K_Fb – коэффициенты, концентрирующие напряжение вдоль длины контактной линии

К_НV, K_FV (=1,05…1,5) – коэффициенты, учитывающие внутреннюю динамику (погрешность изготовления)

К_Нa, K_Fa (=1,02…1,1)– коэффициенты, распределяющие нагрузку между зубьями

Коэффициент концентрации нагрузки вдоль длины контактной линии.

Под нагрузкой зубья деформируются и контактируют по всей длине

К_b зависит от угла перекоса образующих зубьев и от податливости зубьев. Угол g зависит от деформации валов, опор, от точности изготовления зубьев.

 

Если расположение колёс относительно опор симметричное К_b=1,05

Если расположение колёс относительно опор несимметричное К_b=1,1

Консольное расположение колёс относительно опор К_b=1,2

Коэффициент К_b рассчитывается по ГОСТ.

 

Коэффициент динамической нагрузки К_V

Каждое зубчатое колесо в закреплении должно иметь шаг по основной окружности P_b1 и P_b2, которые из-за ошибок изготовления различны.

Если у шестерни шаг меньше, чем у колеса (P_b1<P_b2), то происходит кромочный удар. Если наоборот (P_b1>P_b2), тогда происходит срединный удар.

При ударе увеличивается сила в зацеплении. Динамическая сила:

Для приближённых расчётов значения K_V приводятся в таблицах в зависимости от степени точности, твёрдости поверхности зубьев и окружной скорости.

Материалы зубчатых колёс

Стали – являются основным материалом для термически обрабатываемых колёс. В зависимости от твёрдости стальные зубчатые колёса делятся на 2 группы:

1. колёса с НВ £ 350

Материалы – Ст 30, 45, 50, 50Г, 40Х, 45Х, 40ХН

Термообработка – улучшение (закалка + высокий отпуск) производится до нарезания зубьев. Данные колёса хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению.

2. колёса с НВ > 350

Высокая твёрдость достигается объёмной и поверхностной закалкой, цементированием, азотированием, цианированием.

Цементация – 20Х, 12ХНЗА

Азотирование – 40ХНМА, 40Х2НМА

Колёса с НВ > 350 нарезаются до термообработки, а отделка зубьев (шлифование) производится после термообработки.

Стальное литьё

d_a > 500 (Сталь 35Л до 55Л)

Подвергается нормализации

Чугуны

Для тихоходных открытых передач (С418-36, С435-56)

Имеют пониженную прочность на изгиб.

Пластмассы

Для быстроходных малонагруженных шестерен, работают в паре с металлическими колёсами. Отличаются бесшумностью и плавностью работы.

Текстолит, капролон и др.