Силы, действующие в зацеплении

При работе зубчатой передачи между зубьями сопряженных колёс возникают силы нормального давления F_n, направленные по линии зацепления. Вместе с тем, в результате относительного скольжения профилей зубьев в зацеплении возникаю­т силы трения F_f = f∙F_n(f– коэффициент трения).

При определении усилий в зацеплении силами трения пренебрега­ют, поскольку величина коэффициента трения в зоне контакта мала. При наличии смазки в зацеплении f = 0,05...0,08 [2, c. I85].

Силу нормального давления на зуб колеса F_n можно разложить на две составляющие:

· окружную F_t, направленную по касательной к окружности, и

· радиальную F_r, направленную по радиусу колеса к его центру.

Окружную и радиальную составляющие силы F_n можно определить по зависимостям:

F_t = F_n ∙ cos α_tw; F_r = F_n ∙ sin α_tw(5.9)

С другой стороны, составляющие силы нормального давления могут быть определены следующим образом:

F_t = T / (0,5 d_tw); F_r = F_t ∙ tg α_w. (5.10)

На работоспособность передачи оказывают влияние контактные напряжения σ_H, возникающие в поверхностном слое рабочей гра­ни зуба (рис. 5.2), и напряжения изгиба σ_F, действующие в по­перечном сечении ножки зуба, т.е. в сечении у его основания (рис. 5.3).

Расчет на усталостную прочность зубьев эвольвентных закрытых передач стальными колесами с модулем не менее 1,00 мм стандартизо­ван ГОСТ 21354-87, который регламентирует структуру расчетных за­висимостей.

При расчете зубьев на контактную прочность принят индекс “H” (по имени автора теории расчета Herz – Герца). При расчете зубьев на усталостную прочность по напряжениям изгиба – индекс “F”(от анг­лийского слова “foot” – нога).

Согласно ГОСТ 21354-87:

а) общие коэффициенты для расчета по контактным напряжениям σ_H и напряжениям изгиба σ_F, обозначены буквой “К”;

б) специфические коэффициенты только для расчета по контактным напряжениям σ_H обозначены буквой“Z”;

в) специфические коэффициенты для расчета по напряжениям изгиба σ_F обозначены буквой “Y”.