РАСЧЕТ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

Основные причины выхода из строя зубчатых передач:

• усталостное разрушение (выкрашивание) рабочей поверхности зубьев;

• поломка зубьев вследствие усталости или от действия большой перегрузки;

• износ рабочих поверхностей зубьев под воздействием абразивных частиц.
В соответствии с перечисленными видами нарушения работоспособности передач производятся следующие расчеты зубьев:

• на контактную выносливость (σ_н < [σ_н ]);

• на изгибную выносливость зубьев шестерни и колеса (δ_f≤[δ_F]);

• на статическую прочность зубьев при перегрузках (δ ,

Для редукторных (закрытых) передач, работающих в условиях хорошей смазки,
защищенных от попадания пыли и грязи, основным является расчет на контактную
выносливость. Из этого условия определяются проектным расчетом требуемые размеры передач. Для цилиндрических передач это обычно межосевое расстояние передачи , реже - делительный диаметр шестерни. Обязательным при этом является гак же проверочный расчет зубьев шестерни (или колеса) на выносливость по напряжениям изгиба, а при значительных кратковременных перегрузках необходимы проверочные расчеты, на статическую прочность по напряжениям изгиба(для исключения поломки зуба при перегрузках) и контактным напряжениям (для исключения пластической деформации в зоне контакта зубьев).

Примеры расчетов закрытых (редукторных) передач приведены в [4, 5, 7,11], а с применением ЭВМ и программируемых микрокалькуляторов – [6, 8 и 13].

В открытых зубчатых передачах, работающих в условиях интенсивного износа, усталостное выкрашивание от действия контактных напряжений не наблюдается . вследствие изнашивания верхние слои рабочей поверхности зубьев

соскабливаются ранее, чем успевают развиться трещины усталости.. Поэтому расче-

том таких передач является определение необходимой величины модуля зубьев из условия прочности последних по напряжениям изгиба[5,с.129].

Масса и габариты редуктора, сложность и трудоемкость его изготовления в решающей степени зависят от выбора вида термообработки и твердости рабочей поверхности зубьев. Различают при этом 2 варианта технологии изготовления зубчатых колес: НВ > 350 (объемная закалка, закалка ТВЧ, цементация и др.) и НБ <350 (улучшение и нормализация).
Первый вариант позволяет осуществлять передачу колесами меньших размеров
вследствие высокой контактной прочности закаленных поверхностей. следователь-

но, снизить габариты и металлоемкость редукторов. Однако при этом возрастает
сложность изготовления колес, требуется отделочная обработка зубьев после термо­обработки (шлифование, шевингование, доводка), значительно усложняются про­цессы притирки и обкатки. Второй вариант отличается простотой изготовлении, не­высокими требованиями к точности изготовления, быстрой прирабатываемостью колес при работе.

Продолжая сравнение, следует отметить также, что большую опасность при
первом варианте технологии представляют напряжения изгиба (больше вероятность
их поломки), а при втором - контактные напряжения (опасность выкрашивания).
Применение первого варианта экономически целесообразно лишь на специализированных заводах (при крупносерийном и массовом производстве), в связи с чем вы­бор варианта термообработки при проектировании требуется обосновать.

При расчете передач с косыми зубьями заслуживает внимания выбор угла наклона зубьев. Большее значение угла наклона повышает прочность зубьев, плавность работы передачи, однако увеличивает осевую нагрузку подшипников и. несколько снижает к.п.д. передачи. Поэтому рекомендуется предварительно принять. значение угла наклона 10... 15°, а при уточнении его значения после определения основных параметров передачи (а_w z₁z₂) вычисление проводить с точностью ±10.

Высокая точность необходима и при определении диаметровзубчатых колес(±0,01мм)

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА КОНИЧЕСКИХ И ПЛАНЕТАРНЫХ ПЕРЕДАЧ

Конические зубчатые передачи бывают с прямыми, косыми (тангенциальными) и круговыми зубьями. Первые находят ограниченное применение из-за высокого уровня шума и применяются, как правило, лишь в тихоходных открытых передачах. Для редукторных передач перспективны передачи с круговыми зубьями.

Особенностью конического зуба является непостоянство его параметров (модуля, высоты зуба и др.) и связанная с этим дополнительная трудность нарезания.

Основными расчетными параметрами конической зубчатой передачи при расчете на контактную выносливость являются расчетный ( средний) диаметр шестерни , (колеса ) или внешнее конусное расстояние R_e. При расчете открытых передач основным расчетным параметром является расчетный модуль зацепления m_m, точностью до двух знаков после запятой и допускается не округлять до стандартного значения [4, с.20...24],[15,с.65…70].

Ответственным этапом при расчете планетарных зубчатых передач является определение чисел зубьев колес, центрального z₁ корончатого z₃ и сателлитов z₂.

При этом обязательно соблюдение 3-х условий:

· соосности (2z₂+ z₁= z₃)

· сборки ( и целое число, с-количество сателлитов);

· соседства(чтобы сателлиты не соприкасались друг с другом,

что имеет значение при числе сателлитов с ≥3)

Отправным шагом здесь является выбор числа зубьев Центрального условия колеса z₁ из условия z₁ ≥17 (во избежание подрезания ножек зубьев при нарезании) Размерные параметры передачи определяются как в обычных цилиндрических редукторныхt передачах из условия контактной выносливости зубьев (межосевое расстояние или делительный диаметр корончатого колеса d₃) с последующим определением стандартного модуля передачи и проверкой зубьев на изгибную выносливость [6],[11].