1.5 Определение допускаемых контактных напряжений при постоянном режиме нагружения

На рис. 1.5 приведена кривая усталости для контактных напряжений. В обозначении используется индекс , показатель степени . Базовое число циклов нагружения контактной прочности можно определить по средней твердости поверхностей зубьев

Рис. 1.5

Предел контактной выносливости вычисляют по эмпирическим формулам в зависимости от материала, способа термической обработки и средней твердости поверхности зубьев (табл. 1.2).

Таблица 1.2 Пределы контактной выносливости и коэффициенты запаса выносливости зубьев стальных зубчатых колес

Вид обработки
Нормализация Улучшение Твердость менее 350 НВ	2 НВ + 70	1,1
Объемная закалка (38…50)HRC	18HRC+150	1,1
Поверхностная закалка (40…50) HRC	17HRC + 200	1,2
Цементация (более 56) HRC	23HRC	1,2
Азотирование (550…750) HV	1050	1,2

Контактные напряжения при числе циклов перемены напряжений вычисляют в соответствии с уравнением кривой усталости (3) на наклонном участке

откуда

Тогда контактные напряжения при назначенном ресурсе

где = , при условии

На горизонтальном участке кривой усталости наибольшие напряжения равны пределу выносливости . Поэтому при принимают .

Допускаемые напряжения для шестерни и для колеса определяют раздельно по общей зависимости, учитывая влияние на контактную прочность долговечности (ресурса) колес, шероховатости сопрягаемых поверхностей зубьев и окружной скорости:

(1.5)

Здесь – коэффициент долговечности, учитывающий влияние ресурса

при условии ,

где для материалов с однородной структурой (нормализованных, улучшенных, объемно-закаленных) и для поверхностно–упрочненных (закалка ТВЧ, цементация, азотирование).

Для длительно работающих быстроходных передач и, следовательно, . Второй знак неравенства ограничивает допускаемые напряжения по условию предотвращения пластической деформации или хрупкого разрушения поверхностного слоя зубьев.

– коэффициент, учитывающий влияние шероховатости сопряженных поверхностей. Его принимают в зависимости от параметра шероховатости колеса зубчатой пары с более грубой поверхностью в пределах (табл. 1.3). для шлифованных и полированных поверхностей.

Таблица 1.3 Значения коэффициента шероховатости поверхности

	0,63 1,25	1,25 2,5	2,5 3,5
	1	0,95	0,9

– коэффициент, учитывающий влияние окружной скорости . При более высоких скоростях возникают лучшие условия для создания надежного масляного слоя между контактирующими поверхностями зубьев, что позволяет повысить допускаемые напряжения (приведенные значения справедливы в диапазоне скоростей

, если HRC< 35;

, если HRC 35;

– для конических передач.

коэффициент запаса контактной прочности. Минимальные значения этого коэффициента: , если материал зуба имеет однородную структуру и – если неоднородную (см. табл. 1.2).

Допускаемое напряжение для цилиндрических и конических передач с прямыми зубьями равно меньшему из допускаемых напряжений шестерни и колеса .

Для цилиндрических и конических передач с непрямыми зубьями в связи с расположением линии контакта под углом к полюсной линии допускаемые напряжения можно повысить до значения

(1.6)

при выполнении условия

для цилиндрических передач ;

для конических передач ;

где меньшее из двух