4.2.2. Определение сил в зацеплении

В прямозубой конической передаче сила нормальнoго давления, действующая в зацеплении, может быть разложена на три взаимно перпендикулярные силы: окружнуюF_t , радиальнуюF_r и осевуюF_а[2, с. 76-77].

окружная сила ; (4.36)

радиальная сила ; (4.37)

осевая сила , (4.38)

где – стандартный угол зацепления;δ₁– угол при вершине начального конуса шестерни. В конической передаче радиальная сила, действующая на зубья шестерни, равна осевой силе действующей на зубья колеса, а осевая сила шестерни равна радиальной силе колеса

.

4.2.3. Проверка зубьев колес на прочность по контактным напряжениям

Проверочный расчет выполняют для колеса, с меньшим допускаемым напряжением [σ _Н]. Чаще это бывает колесо, а не шестерня [1, с.33].

, (4.39)

Коэффициент _Н = 0,85 для прямозубых колес. Для колес с круговыми зубьями – значения _Нпринимают согласно данным [1, с. 27].

Результат расчета считается хорошим, если расчетное значение напряжений σ_Н≈ (0,9 …1,03)∙ [σ_Н2]. (Перегрузка передачи до 3% считается допустимой). При несоблюдении этого условия изменяют диаметр колесаd_e2 .

4.2.4. Проверка зубьев колес на прочность по напряжениям изгиба

Расчет следует вести для того из колес, для которого отношение [_F/Y_F] меньше, гдеY_F– коэффициент, учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений; определяется по приведённому числу зубьевZ_V [1, с. 32-33] .

Таблица 16

Коэффициент формы зуба конических колес Y_F

	Приведенное число зубьев конических колес
	17	20	25	30	40	60	80
YF	4,30	4,08	3,91	3,80	3,70	3,62	3,60	3,59

, (4.40)

Если запас прочности по напряжениям изгиба превышает 20%, то это допустимо, т.к. нагрузочная способность большинства закрытых зубчатых передач ограничивается контактной прочностью зубьев [8, с. 159].

Поскольку основная причина разрушения зубьев закрытых передач – это усталостное поверхностное выкрашивание рабочих поверхностей, то запас прочности зубьев по напряжениям изгиба может быть и более 20%.

Если зуб перегружен более чем на 5%, то следует увеличить длину зуба или перейти к большему стандартному значению модуля, соответственно изменяя числа зубьев шестерни и колеса, после чего повторить проверочный расчет зубьев на изгиб. При этом внешнее конусное расстояние передачи и внешний делительный диаметр колеса не следует изменять, чтобы не нарушилась контактная прочность зубьев.

4.2.5. Определение фактической скорости в зацеплении

Скорость в зацеплении V, м/с

, (4.41)

где d₁– средний делительный диаметр шестерни, мм;

n₁– частота вращения вала шестерни, об/мин.

По скорости в зацеплении назначается степень точности изготовления зубчатых колес (см. раздел 4.1.2.)