Допускаемые контактные напряжения. Механические свойства стали Марка стали Диаметр, D, мм Ширина, мм НВ сердцевины HRC поверхности sВ sТ Вид

Механические свойства стали

Марка стали	Диаметр, D, мм	Ширина, мм	НВ сердцевины	HRC поверхности	sВ	sТ	Вид термообработки
МПа
	любой	любая	163-192	-			Нормализация
	любой	любая	179-207	-			Нормализация
			235-262	-			Улучшение
			269-302	-			Улучшение
40Х			235-262	-			Улучшение
40Х			269-302	-			Улучшение
40Х			269-302	45-50			улучшение + закалка ТВЧ
35ХМ			265-262	-			Улучшение
35ХМ			269-302	-			Улучшение
35ХМ			269-302	48-53			улучшение + закалка ТВЧ
40ХН			235-262	-			Улучшение
40ХН			269-302	-			Улучшение
40ХН			269-302	48-53			улучшение + закалка ТВЧ
20ХН2М			300-400	56-63			улучшение + цементация + закалка
18ХГТ			300-400	56-63			улучшение + цементация + закалка
12Н3А			300-400	56-63			улучшение + цементация + закалка
25ХГМ			300-400	56-63			улучшение + цементация + закалка
40ХН2МА			269-302	40-56			улучшение + азотирование
35Л	любой	любая	163-207	-			Нормализация
45Л			207-235	-			Улучшение
40Л			235-262	-			Улучшение

где S_H – коэффициент запаса прочности:

для колес с однородной структурой материала: S_H=1,1;

для колес с поверхностным упрочнением: S_H=1,2;

s_Hlimb – предел контактной выносливости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов перемены напряжений, МПа (табл.2);

Таблица 2

Значения s_Hlimb и s_Flimb

Способы ТО и ХТО зубьев	Средняя твердость поверхности зубьев	Стали	sHlimb, МПа	sFlimb, МПа
Отжиг, нормализация или улучшение	Н<НВ350	Стали углеродистые и легированные	sHlimb=2НВ+70	sFlimb=1,8HB
Объемная закалка	HRC45…55	sHlimb=18НRC+150	sFlimb=500
Поверхностная закалка	HRC42…50	sHlimb=17НRC+200	sFlimb=17HRCпов+200
Цементация и нитроцементация	Н>HRC56	Стали легированные	sHlimb=23НRC	sFlimb=600…750
Азотирование	HV550…750	sHlimb=1050	sFlimb=10HRCсерд+240

Z_R – коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев; принимают в зависимости от параметра шероховатости;

для Ra=1,25…0,63 Z_R=1,0

для Ra=2,5…1,25 Z_R=0,95

для Rz=40…10 Z_R=0,90

Z_V – коэффициент, учитывающий окружную скорость; определяют по рис.6 в зависимости от твердости рабочих поверхностей зубьев и окружной скорости V в зацеплении или определить по формуле:

при твердости £350НВ Z_V=0,85_*V^0,1

при твердости >350НВ Z_V=0,925_*V^0,05

Рис.6 График для определения Z_V

При проектном расчете, когда размеры зубчатых колес еще не известны, для приближенного определения окружной скорости можно воспользоваться зависимостью:

где n₁ – частота вращения шестерни, об/мин;

u – передаточное число;

Т₂ – вращающий момент на валу колеса, Нм;

С_V – вспомогательный коэффициент, табл.3;

y_ba – коэффициент ширины колеса, табл.4.

Таблица 3

Значение коэффициента С_V

Передача	Обработка
У1+У2	ТВЧ1+У2	Ц1+У2	ТВЧ1+ТВЧ2 З1+З2	Ц1+Ц2
Цилиндрическая: прямозубая косозубая			15,5 17,5	17,5 19,5	23,5
Примечание. У – улучшение; З – закалка объемная; ТВЧ – закалка поверхности при нагреве ТВЧ; Ц – цементация

Таблица 4

Значение коэффициента y_ba

При расположении зубчатых колес относительно опор
Симметричное	Несимметричное	Консольное (одно или обоих зубчатых колес)
0,315…0,50	0,25…0,40	0,20…0,25
Для шевронных передач: yba=0,40…0,63 Стандартный ряд yba: 0,20; 0,25; 0,315; 0,40; 0,50.

Z_L – коэффициент, учитывающий влияние смазки;

Z_X – коэффициент, учитывающий размер зубчатого колеса; определяют по рис.7 или по формуле:

где d – делительный диаметр, мм;

при d<1000мм Z_X=1.

Рис.7 График для определения Z_X

При расчете допускаемых контактных напряжений следует принимать Z_R*Z_V*Z_L*Z_X=0,9.

Z_N – коэффициент долговечности, определяется по рис.9 или по формуле:

где N_HO – базовое число циклов перемены напряжений соответствующее пределу выносливости, млн циклов; определяется по рис.8 или по формуле:

N_HO=30_*HB_cp^2,4

Рис.8 График для определения N_HO

N_HE - эквивалентное число циклов перемены напряжений за весь срок службы (наработка), млн циклов.

m_H – показатель корня;

При постоянной нагрузке:

N_HE=60_*c_*n_i*t_S,

здесь с – число динаковых колес, сцепляющихся с рассчитываемым;

n_i – частота вращения рассчитываемого колеса;

t_S – срок службы привода (ресурс), ч;

t_S=365_*k_г*24_*k_c*L,

здесь k_г, k_c – коэффициент использования передачи в течении года, суток;

L – срок службы привода, лет.

При переменном режиме работы:

здесь Т_i – один из крутящих моментов согласно графика нагрузки;

Т_max – максимально длительно действующий из моментов;

n_i, t_i – соответствующие этим моментам (Т_i) частота вращения и время работы.

При N_HE£N_HO коэффициент долговечности Z_N определяется по рис.6 или по формуле:

При однородной структуре материала (нормализация, улучшение, объемная закалка) Z_N£2,6.

При поверхностном упрочнении Z_N£1,8.

При N_HE>N_HO коэффициент долговечности Z_N определяется по рис.6 или по формуле:

принимая Z_N не менее 0,75.

Рис.9 График для определения Z_N

Допускаемое контактное напряжение следует определить для зубьев шестерни [s]_H1 и колеса [s]_H2.

Для прямозубых цилиндрических в качестве расчетного допускаемого напряжения следует принимать меньшее значение [s]_H из полученных для шестерни [s]_H1 и колеса [s]_H2.

Для зубчатых передач с непрямыми зубьями в качестве расчетного допускаемого контактного напряжения принимают:

[s]_H=0,45_*([s]_H1+[s]_H2)£1,23_*[s]_H2 – для цилиндрических передач с непрямыми зубьями

В противном случае:

[s]_H=1,23_*[s]_H2 и [s]_H=1,15_*[s]_H2.

Дата добавления: 2015-07-13