Расчетная нагрузка и допускаемые напряжения

Расчетная нагрузка или расчетный момент получаются умножением номинальной нагрузки (номинальный момент) на коэффициент нагрузки "К":

K = K_β ·K_V,

где: K_β – коэффициент концентрации нагрузки;

K_V – скоростной коэффициент.

Концентрация нагрузки по длине зуба в основном вызывается деформациями червяка, вала колеса и др.

Теоретический коэффициент K_β выражается следующей зависимостью в условиях отсутствия приработки

,

где: θ – коэффициент деформации червяка зависящий от

Зубья червячного колеса способны прирабатываться. При постоянной нагрузке наблюдаются полная приработка и концентрация напряжений отсутствует. При переменной нагрузке частичная приработка и зубья получают бочкообразность. Тогда коэффициент К определится:

,
,
; ,

где M_u, T_u, u – соответственно: крутящий момент, время работы в часах и частота вращения (об/мин) при режиме "u".

M_max – максимальный длительно действующий момент.

При постоянной нагрузке x = 1 и K_β = 1, коэффициент K_V определяется качеством изготовления и скоростью вращения. При точном изготовлении и V ≤ 3 м/c принимают К_V = 1. Обычно K_β = 1 … 1,3.

Допускаемые номинальные напряжения изгиба для бронзовых червячных колес при работе зубьев одной стороны (нереверсивная передача) определяется зависимостью:

,

где: [σ]_u – исходные допускаемые напряжения при 10⁶ или 10⁷ циклов нагружений:

,

здесь: σ_Т и σ_В – расчетные пределы текучести и прочности бронзы при растяжении.

Например, для Бр ОФ 10-1 при отливе в песок σ_Т = 120 МПа и σ_В = 200 МПа.

N_E – эквивалентное число циклов нагружений:

,

здесь: M_u, n_u, T_u – момент, частота вращения колеса в мин. и время работы в часах при режиме “u”.

M_max – максимально длительно действующий момент, по которому ведется расчет.

При реверсивной передаче, когда зубья работают обеими сторонами, формула принимает вид:

,

где: [σ]_Rn = 1,6 σ_b.

Допускаемые контактные напряжения для червячных колес из бронз средней прочности выбирают из условия сопротивления материала поверхностной усталости.

,

где: – допускаемое исходное напряжение при 10⁷ циклов нагружения;

- эквивалентное число циклов нагружений:

.