Допускаемые напряжения sFP при расчете на выносливость зубьев при изгибе, МПа, определяют раздельно для шестерни и колеса по формуле

, (3.4)

где s_Flimb – предел выносливости зубьев при изгибе, МПа (см. формулу (3.5));

S_F – коэффициент безопасности;

Y_N – коэффициент долговечности;

Y_δ – коэффициент, учитывающий градиент напряжений и чувствительность материала к концентрации напряжений;

Y_R – коэффициент, учитывающий шероховатость переходной поверхности;

Y_X – коэффициент, учитывающий размеры зубчатого колеса.

Значения s_Flimb в формуле (3.4) определяют по следующей зависимости:

s_Flimb = s°_Flimb×Y_T×Y_Z×Y_g×Y_d×Y_A, (3.5)

где s°_Flimb – предел выносливости зубьев при изгибе, соответствующий базо- вому числу циклов перемены напряжений, МПа;

Y_T – коэффициент, учитывающий технологию изготовления;

Y_Z – коэффициент, учитывающий способ получения заготовки зубчатого колеса;

Y_g – коэффициент, учитывающий влияние шлифования переходной поверхности зуба;

Y_d – коэффициент, учитывающий влияние деформационного упрочнения и электрохимической обработки переходной поверхности;

Y_A – коэффициент, учитывающий влияние двухстороннего приложения нагрузки.

3.3.1. Пределы выносливости s°_Flimb для шестерни и колеса определяют по табл. 3.4 (приводится в сокращенном виде по сравнению с таблицами ГОСТ 21354-87).

3.3.2. Коэффициент Y_T при соблюдении технологии изготовления, предусмотренной ГОСТ 21354-87, принимают равным 1. При отступлениях от режимов Y_T < 1 (см. табл. 3.4. прим.1).

3.3.3. Коэффициент Y_Z, учитывающий способ получения заготовок, принимается: для поковок и штамповок Y_Z = 1; для проката Y_Z = 0,9; для литых заготовок Y_Z = 0,8. Сведения о сталях для отливок 15Л …55Л, 45ГЛ и др. см. в литературе [10, с.560-609]. При выборе заготовки можно учитывать ориентировочные рекомендации табл. 3.3 или условия производства.

Таблица 3.3

Примечание.В целях экономии дорогостоящих материалов крупные колеса могут выполняться составными [3, с. 66].

3.3.4. Коэффициент Y_g для зубчатых колес с нешлифованной переходной поверхностью зубьев принимают равным 1, в иных случаях по
табл. 3.4 (с учетом прим. 2).

3.3.5. Коэффициент Y_d для зубчатых колес без деформационного упрочнения или электрохимической обработки переходной поверхности принимают равным 1, а при наличии упрочняющей обработки – по табл. 3.4 (с учетом прим. 3).

3.3.6. Коэффициент Y_A при одностороннем приложении нагрузки (нереверсивные передачи) принимают равным 1, а при двухстороннем приложении нагрузки (реверсивные передачи) определяют по формуле, приведенной в стандарте:

,

где n_А – коэффициент, учитывающий влияние амплитуд напряжений противоположного знака [14, с. 35];

T_F, – исходные расчетные нагрузки, действующие на противоположные стороны зубьев при прямом и обратном вращении;

Y_N, – коэффициенты долговечности для противоположных сторон зуба (определяют по п. 3.3.7).

У реверсивных передач при < 0,6· T_F можно принимать Y_A = 1. Если исходные расчетные нагрузки, действующие на противоположные стороны зубьев, близки – » (0,6 – 1,0)· T_F, а время работы каждой стороны зуба примерно одинаково и Y_N » , то приближенно можно принять:

Y_A » 0,65 – 0,8 (при n_А = 0,35) для зубчатых колес из отожженной, нормализованной и улучшенной стали;

Y_A » 0,75 – 0,85 (при n_А = 0,25) для зубчатых колес с Н > НRC_э, кроме азотированных;

Y_A » 0,90 – 0,94 (при n_А = 0,1) для азотированных зубчатых колес.

Меньшие значения Y_A принимают для T_F » , большие – для T_F » 0,6 . Для промежуточных значений используют линейное интерполирование.

3.3.7. Коэффициент долговечности Y_N находят по формуле

, (3.6)

где N_Flim – базовое число циклов напряжений; N_Flim = 4·10⁶;

N_FE – эквивалентное число циклов напряжений при расчете изгибной выносливости;

q_F – показатель степени кривой усталости.

При вычислениях используют расчетные значения Y_N, за исключением случаев, когда Y_N выходит за установленные предельные значения:

1 ≤ Y_N ≤ 2,5 при q_F = 9,

1 ≤ Y_N ≤ 4,0 при q_F = 6.

При этом Y_N принимают равным соответствующему предельному значению.

Для зубчатых колес азотированных, а также цементированных и нитроцементированных с нешлифованной переходной поверхностью
(рис. 2.1, г, е) q_F = 9.

Во всех остальных случаях, кроме перечисленных, q_F = 6.

[1] об/мин = мин^-1 = 60 с^-1.

[2] Асинхронные электродвигатели переменного тока отличаются простотой конструкции и надежностью. Частота вращения ротора у этих электродвигателей (в отличие от синхронных электродвигателей) не совпадает с частотой вращения магнитного поля статора. Так, например, у электродвигателя АИР 100S4У3 синхронная частота вращения составляет 1500 мин^-1, а фактическая (асинхронная) частота вращения ротора, используемая при кинематических расчетах, равна 1410 мин^-1.

[3] Редукторы имеют ряд недостатков, ограничивающих их широкое применение.

[4] У передач технологического оборудования, передач, встраиваемых в машины, и нестандартных редукторов допускается в технически обоснованных случаях принимать для некоторых параметров (u, y_ba, а_w, d_e, q и др.) значения, не соответствующие стандартизованным или нормализованным.

[5] Подробнее об этом параметре и ориентировочных значениях см. в табл. 4.1.

[6] Нормализация – нагрев стали на 30-50°С выше критической точки А_с3 с последующей выдержкой и охлаждением на воздухе [8, с. 50-53]. Операция рассматривается как один из менее затратных видов отжига. Придает сталям удовлетворительные механические свойства. Для ответственных деталей следует применять улучшение – закалку с высоким отпуском (450-700°С). Операция существенно улучшает качество поверхности при резании.

[7] В таблицах, расчетных формулах и тексте приводится и используется твердость НВ·10^-1, МПа.

[8] Меньшее из пары зубчатых колес называют шестерней, большее – колесом. При равенстве чисел зубьев шестерней называют ведущее зубчатое колесо, а колесом – ведомое. Под обобщающим термином «зубчатое колесо» понимают любое зубчатое колесо передачи. В условных обозначениях, относящихся к шестерне и колесу, параметры помечаются соответственно индексами «1» и «2». При их отсутствии параметр относится к любому из зубчатых колес.

[9] В литературе вместо физического предела текучести s_Т может указываться условный предел s_0,2

[10] Объемная закалка имеет ограниченное применение для деталей сложной формы, крупногабаритных и некоторых других в первую очередь из-за частых неисправимых дефектов при термообработке, значительных затрат энергии и времени на механическую обработку.

[11] Сведения о сталях для отливок, например, для крупных литых колес, можно найти в [10, с. 560-609].