Определение допускаемых контактных напряжений.

Допускаемое контактное напряжение рассчитывают для каждого зубчатого колеса передачи по формуле

,

где предел выносливости σ_Н0 определяют по эмпирическим зависимостям, указанным в таблице 5.

Примечание: здесь и далее индекс 1 относится к шестерне, а индекс 2 – к колесу.

S_H − коэффициент безопасности, рекомендуют назначать S_H = 1,1 при нормализации, термоулучшении или объемной закалке зубьев (при однородной структуре материала по всему объему); S_H = 1,2 при поверхностной закалке, цементации, азотировании (при неоднородной структуре материала по объему зуба);

K_HL − коэффициент долговечности,

При определении коэффициента долговечности K_HL следует учитывать, что при НВ < 350 его величина изменяется в пределах 1 ≤ K_HL ≤ 2,4, а при НВ > 350 имеем 1 ≤ K_HL ≤ 1,8. Если K_HL < 1, то принимают K_HL = 1.

Коэффициент K_HL учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач (при N_H < N_H0 ).

Расчет числа циклов перемены напряжений выполняют с учетом режима нагружения передачи. Различают режимы постоянной и переменной нагрузки.

При постоянном режиме нагрузки расчетное число циклов напряжений

N_1,2 = 60·c·n_1,2·t, где

c − число зацеплений зуба за один оборот (для проектируемого одноступенчатого редуктора с = 1);

n − частота вращения того зубчатого колеса, по материалу которого определяют допускаемые напряжения, об/мин;

t – время работы передачи (ресурс) в часах.

Постоянный режим нагрузки является наиболее тяжелым для передачи, поэтому его принимают за расчетный также в случае неопределенного (незадаваемого) режима нагружения.

Режим работы передачи с переменной нагрузкой (как в нашем случае) при расчете допускаемых контактных напряжений заменяют некоторым постоянным режимом, эквивалентным по усталостному воздействию. При этом в формулах расчетное число циклов N_H перемены напряжений заменяют эквивалентным числом циклов N_HE до разрушения при расчетном контактном напряжении

N_HE1,2 = 60·n·t_HE1,2·c, где

n - частота вращения об/мин, t_HE – эквивалентное время работы

Примечание: крутящие моменты T_i и T₁ см. п.3.7.

Таблица 5

Значение длительных пределов контактной и изгибной выносливости
Термообработка	Твердость зубьев			Группа сталей	HO**, МПа	SH	FO**, МПа	SF	H]max**, МПа	F]max**, МПа
	на поверхности		в сердцевине
Нормализация	HB180…350			40, 45, 50, 40Х	2HB+70	1,1	1,8HB		2,8T	2,74HB
Улучшение				40ХН и др.
Объемная закалка				40Х, 40ХН
	HRC 45…55			35ГСА и др.	18HRC+150		550	1,75	2,8T	1400
Закалка ТВЧ по всему контуру (модуль m  3 мм)
	HRC56...63	HRC25...55		40Х, 40ХН и др.	17HRCпов+200	1,2	650		40HRCпов	1260
Закалка ТВЧ сквозная с охватом впадин (модуль m  3 мм *)
	HRC45..55	HRC45…55		40Х, 40ХН,	17HRCпов+200		550		40HRCпов	1430
				35ХГСА и др.
Азотирование	HRC55…67	HRC24…40		38ХМЮА, 40Х	1050		l2HRCс+300		40HRCпов	1000
	HRC50...59								30HRCпов
Цементация и	HRC55…63	HRC30..45		Цементируемые	23HRCпов		750	1,55	40HRCпов	1200
закалка				стали всех марок
Нитроцементация	HRC57...63	HRC30...45		Молибденовые стали 25ХГМ и др.	23HRCпов		1000
и закалка
				Безмолибденовые стали 24ХГМ, 30ХГТ и др.	23HRCпов		750		40HRCпов	1520

Базовое число циклов N_H0 перемены напряжений, соответствующее пределу контактной выносливости σ_H0, определяют по графику рис. 5 или рассчитывают по эмпирической следующим зависимости N_H0 = 30 (HB)^2,4.

Из двух значений (для зубьев шестерни и колеса) рассчитанного допускаемого контактного напряжения в дальнейшем за расчетное принимают:

– для прямозубых (цилиндрических и конических) передач – меньшее из двух значений допускаемых напряжений и ;

– для косозубых цилиндрических передач с твердостью рабочих поверхностей зубьев , – меньшее из двух напряжений и ;

– для косозубых цилиндрических передач, у которых зубья шестерни значительно (не менее 70...80 НВ) тверже зубьев колеса,

, где – меньшее из значений и