Расчетная нагрузка
За расчетную нагрузку принимают максимальное значение удельной нагрузки, распределенной по линии контакта зубьев:
где - нормальная сила в зацеплении;
- коэффициент расчетной нагрузки;
- коэффициент концентрации нагрузки;
- коэффициент динамической нагрузки;
- коэффициент распределения нагрузки между зубьями;
- суммарная длина линии контакта зубьев.
Концентрация нагрузки и динамические нагрузки различно влияют на прочность по контактным и изгибным напряжениям. Соответственно различают - в расчетах по контактным напряжениям и
- в расчетах по напряжениям изгиба.
Коэффициент распределения нагрузки между зубьями определяется в зависимости от степени точности (
) изготовления зубчатых колес по нормам плавности. Он учитывает влияние ошибок окружного шага и направления зубьев на величину
в ненагруженной передаче. Для прямозубых передач:
≤1,25;
для косозубых передач:
≤1,6,
где =0,15, если твердости поверхностей зубьев шестерни и колеса
и
>350 НВ и
=0,25 при
и
≤350 НВ или
>350 НВ, а
<350 НВ; 5 ≤
≤ 9. В расчетах на прочность по напряжениям изгиба полагают
=
. Отметим, что для точноизготовленных передач (
= 5)
= 1.
Коэффициент концентрации нагрузки . Концентрация или неравномерность распределения нагрузки по длине зуба связана с деформацией валов, корпусов, опор и самих зубчатых колес, а также с погрешностями изготовления и сборки передачи.
На рис. изображено взаимное расположение зубчатых колес при деформированных валах в случаях: симметричного, несимметричного и консольного (расположения колес относительно опор
. Валы прогибаются в противоположные стороны под действием сил в зацеплении. При симметричном расположении опор прогиб валов не вызывает перекоса зубчатых колес и, следовательно, почти не нарушает распределения нагрузки по длине зуба. Это самый благоприятный случай. При несимметричном и консольном расположении опор колеса перекашиваются на угол
, что приводит к нарушению правильного касания зубьев. Если бы зубья были абсолютно жесткими, то они соприкасались бы только своими концами. Деформация зубьев уменьшает влияние перекосов и в большинстве случаев сохраняетих соприкасание по всей длине. Однако при этом нагрузка перераспределяется в соответствии с деформацией отдельных участков зубьев. Отношение
,
где - средняя интенсивность нагрузки.
При прочих равных условиях влияние перекоса зубьев увеличивается с увеличением ширины колес , поэтому ее ограничивают.
При конструировании передачи необходимо учитывать все факторы, влияющие на концентрацию нагрузки, и в первую очередь не применять нежестких валов, опор и корпусов.
Для приближенной оценки рекомендуют графики, составленные на основе расчетов и практики эксплуатации. Графики рекомендуют для передач, жесткость и точность изготовления которых удовлетворяет нормам, принятым в редукторостроении. Кривые на графиках соответствуют различным случаям расположения колес относительно опор, изображенных на схемах (рис.) (кривые Ia - шариковые опоры, Ib - роликовые опоры). Влияние ширины колеса на графиках учитывают коэффициентом . Влияние приработки зубьев учитывают тем, что для различной твердости материалов даны различные графики. Графики разработаны для распространенного на практике режима работы с переменной нагрузкой и окружной скоростью
< 15 м/с.
При постоянной нагрузке, при твердости поверхности зуба колеса <350 НВ и
< 15 м/с можно принимать
= 1.
Коэффициент динамической нагрузки . Коэффициентом
учитывают только так называемые внутренние динамические нагрузки, присущие самой зубчатой передаче. Выше было указано, что погрешности нарезания зубьев являются причиной непостоянства мгновенных значений передаточного отношения. Это значит, что при
= const,
≠const и
≠0. В зацеплении появляется дополнительный динамический момент
где
- момент инерции ведомых масс. Основное влияние на величину динамических нагрузок имеют ошибки основного шага
, окружной скорости, присоединенных масс, упругости системы и пр.
Коэффициент определяют по формуле
,
где - удельная динамическая нагрузка;
- удельная расчетная рабочая нагрузка в зоне ее наибольшей концентрации.
Для приближенной оценки значения рекомендуется выбирать из таблицы.
Дата добавления: 2015-02-13; просмотров: 1839;