ТОП 10:

Определение допускаемых контактных напряжений для шестерни и колеса



Определение допускаемых контактных напряжений [σ]H регламентируется ГОСТ 21354-75:

[σ]H= σHOКHL/SH, (1)

где σHO – предел контактной выносливости при базовом числе циклов нагружения (см. табл. 2); КHL – коэффициент долговечности, определяемый по формуле

. (2)

Значения базового числа циклов нагружения NHO=(НВ)3 или см. [2], рис.2.1 в зависимости от средней твердости. Эквивалентное число циклов нагружения за весь срок службы передачи N:

при постоянной нагрузке

NHЕ=60·n·t·c; (3)

при переменной нагрузке

NHЕ=60Σ(Ti/Tmax)m·n·ti·c , (4)

где n – частота вращения шестерни (колеса), мин-1; ti- срок службы передачи под нагрузкой, ч; с – число зацеплений (число одинаковых зубчатых колес, одновременно находящихся в зацеплении с данной шестерней (колесом);


Таблица 1

Механические характеристики сталей для зубчатых колес

Марка стали Вид термической обработки Предельный диаметр заготовки шестерни, мм Предельная толщина или ширина обода колеса, мм σВ, МПа σТ , МПа σ-1 , МПа Твердость поверхности НВ (НRC)
  40Х   40Х   40ХН, 35ХМ   40ХН, 35ХМ   45ХН Нормализация Улучшение   Улучшение   Улучшение и ТВЧ закалка Улучшение     Улучшение и ТВЧ закалка   Улучшение Любой       Любая                         179…207 235…262 269…302 235…262 269..302 45…50   235…262 269…302     48…53 235…262 269…302

 

 

Продолжение табл. 1

Марка стали Вид термической обработки Предельный диаметр заготовки шестерни, мм Предельная толщина или ширина обода колеса, мм σВ, МПа σТ , МПа σ-1 , МПа Твердость поверхности НВ (НRC)
18ХГТ, 20ХНМ 40ХНМА   38ХМЮА   20Х, 12ХН3А   50Г   30ХГТ     30ХГС     30ХГС Цементация и закалка Мягкое азотирование Жесткое азотирование Цементация и закалка Нормализация Улучшение Цементация и закалка   Нормализация     Улучшение                               56…63   26…30   63…65   56…63 50…63 190…229 241…285 56…63 56…63 56…63 215…229     235…280

Таблица 2

Значения предела контактной выносливости и коэффициента

безопасности

Термическая и термохимическая обработка Средняя твердость σHO, МПа [S]H
Нормализация и улучшение Объемная закалка Поверхностная закалка Цементация или нитроцементация Азотирование <350НВ 40…50HRC 40…56HRC 54…64HRC 50…58HRC 2(HB)+70 17(НRС)+100 17(НRС)+200 23(НRС) 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2

 

Ti,Tmax,ti- заданы циклограммой нагружения (Tmax- наибольший длительно действующий момент); m – показатель степени, m=3.

При реверсивной нагрузке значение NHE уменьшается в 2 раза.

Значения КHL, принимаемые к расчету, могут быть в пределах 1<КHL<2,3 для мягких и 1<КHL<1,8 для твердых (>350НВ) колес.

Расчет прямозубых передач ведут по меньшему из полученных для шестерни и колеса значений [σ]H.

Для непрямозубых передач

[σ]H=0,45([σ]H1+[σ]H2) , (5)

при этом должно выполняться условие

[σ]H<1,23[σ]Hmin,

где [σ]Hmin, как правило, является [σ]H2.

Определение допускаемых напряжений при

Расчете зубьев на изгиб

 

Допускаемые напряжения изгиба [σ]F определяются по формуле:

[σ]F= σF0KFL/SF, (6)

где σF0- предел выносливости на изгиб при базовом числе циклов нагружения (табл.3); SF- коэффициент безопасности (табл.3); KFL – коэффициент долговечности

 

Таблица 3

Значения пределов выносливости σF0 и требуемых коэффициентов

безопасности [S]F

Термическая обработка и марка стали Твердость НВ или HRC σF0, МПа [S]F
поверхности сердцевины
Нормализация или улучшение 180…350НВ 1,35(НВ)+100 или 1,8(НВ) 1,65
Азотирование легированных сталей - 24…40 18(HRC)сердц.+50 2,0
Цементация 20ХН2М, 12ХН2, 12ХН3А… 57…63 32…45 1,7
Цементация 18ХГТ, 30ХГТ, 12Х2Н4А… 57…63 32…45 1,7
Нитроцементация 25ХГМ 57…63 32…45 1,7
ТВЧ закалка 40Х, 40ХН, 35ХМА 48…60 25..35 1,7

 

, (7)

здесь m – показатель степени, зависящий от твердости: m=6 при твердости <350НВ; m=9 при твердости >350НВ; N – эквивалентное число циклов нагружения зубьев за весь срок службы передачи, определяемое по формулам (3) или (4), но при этом в формуле (4) m=6 при твердости <350НВ; m=9 при твердости >350НВ.

Значения KFL, принимаемые к расчету, могут быть в пределах

1< KFL<2,08 при твердости <350НВ и 1<КFL <1,63 при твердости >350HB.

Для реверсивных передач значения [σ]F уменьшают на 20%.

Определение предельно допускаемых напряжений

При кратковременных перегрузках (расчет на пиковые нагрузки) предельно допускаемые напряжения определяются по эмпирическим зависимостям:

[σ]Нпр=2,86σТ при твердости <350НВ;

[σ]Нпр=40 HRC при твердости >350НВ;

[σ]Fпр=0,8σТ при твердости <350НВ;

[σ]Fпр=0,6σB при твердости >350НВ.







Последнее изменение этой страницы: 2016-07-16; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.232.188.251 (0.004 с.)