Розрахунок циліндричної косозубої зубчастої передачі

3.Розрахунок циліндричної косозубої зубчастої передачі.                                                 

Вихідні данні:                        Умови роботи:

N₃=3,98 кВт;                            Навантаження - періодичне;    

n₃=333,71 хв^-1;                         Передача – нереверсивна;

u=5,24.                                      Строк роботи передачі – t = 8 років.                            

Шорсткість поверхні зубів по 6-му класу(ГОСТ 2789-73).

Вибір матеріалу та допустимі напруги для шестерні та колеса.

1.Назначаємо матеріал для шестерні та колеса – сталь 40 ХН (поковка); термічна обробка – покращення. Для шестерні при радіусі заготовки до 100 мм

σ_в = 850 МПа; σ_т=600 МПа; 230...300 НВ₁;

для колеса при радіусі заготовки до 300 мм

σ_в=800 МПа; σ_т= 580 МПа; 241 НВ₂.

2.Взначаємо допустиму напругу згину для шестерні

.

Попередньо знаходимо межу витривалості зубів при згині, яка відповідає кількості циклів зміни напруг :

σ_Flim1 =, де межа витривалості при згині, відповідає кількості циклів зміни напруг

504 МПа .

Коефіцієнт, який враховує вплив двостороннього прикладання навантаження K_FC =1,0; коефіцієнт довговічності

K_FL1=.

При НВ<350 m_F=6;базова кількість циклів зміни напруг

N_FO=10⁶, еквівалентна(сумарна) кількість циклів зміни напруг

N_FE1=,                                                      

де: t_Σ=13000 годин, де : К_доб =0,3;

К_річ =0,6.

N_FE1=

= =.

Відповідно

K_FL1=, але так як N_FE1=6,9>N_FO=4 приймаємо K_FL1=1,0.

Відповідно

σ_Flim1=504·1,0·1,0=504 МПа.

Коефіцієнт безпеки

S_F=S^'_F·S^''_F=1,75·1,0=1,75, де : S^'_F=1,75                                                [1,табл. 3.19],

S^''_F=1,0                                                  [1,табл. 3.21].

Y_S=1,0- коефіцієнт, який враховує чуттєвість матеріалу до концентрації напруг;

Y_R=1,0-коефіцієнт,який враховує шорсткість перехідної поверхні зуба.

Тоді допустима напруга згину для зубів шестерні

[σ_F1]==288 МПа.

3.Допустима напруга згину для зубів колеса

[σ_F2]=.

Попередньо знаходимо межу витривалості при згині, яка відповідає кількості циклів зміни напруг:

σ_Flim2=·K_FC·K_FL2,

де межа витривалості при згині  відповідає базовій кількості циклів зміни напруг,

=1,8·HB₂=1,8·230=414 МПа.

Коефіцієнт, який враховує вплив двостороннього приложення навантаження K_FC=1,0;коефіцієнт довговічності

K_FL2=.

При HB<350 m_F=6;базова кількість циклів зміни напруг N_FO=4·10⁶;еквівалентна (сумарна) кількість циклів зміни напруг

N_FE2=1,31·10⁷.

Відповідно

K_FL2=, але так як N_FE2=1,13·10⁷>N_FO=4·10⁶ ,приймаємо K_FL2 =1,0.

Межа витривалості

σ_Flim2=414·1,0·1,0=414 МПа.

Коефіцієнт безпеки S_F=1,75.

Коефіцієнт, який враховує чуттєвість матеріалу до концентрації напруг Y_S=1,0.Коефіцієнт,який враховує шорсткість перехідної поверхні зуба Y_R=1,0.

Допускаємо напруга згину для колеса

[σ_F2]==237 МПа.

4.Допустима напруга згину при розрахунку на дію максимальної напруги для шестерні

[σ_FM1]=.

Попередньо знаходимо межову напругу, яка не викликає залишкових деформацій або крихкого злому зуба:

σ_FlimM1=4,8·HB₁=4,8·280=1344 МПа;

коефіцієнт безпеки   

S_FM1=S'_FM1·S''_FM1=1,75·1,0=1,75, тут  S'_FM1=1,75; S''_FM1= S^''_F1=1,0.Коефіцієнт,що враховує чуттєвість матеріалу до концентрації напруг Y_S=1,0.

[σ_FM1] ==768 МПа.

5.Допустима напруга згину при розрахунку на дію максимальної напруги для колеса

[σ_FM2]=, де межова напруга, яка не викликає залишкових деформацій або крихкого злому зуба:

σ_FlimM2=4,8·HB₂=4,8·250=1200 МПа;

коефіцієнт безпеки   

S_FM2=S'_FM2·S''_FM2=1,75·1,0=1,75, тут  S'_FM2=1,75; S''_FM2= S^''_F2=1,0.Коефіцієнт,що враховує чуттєвість матеріалу до концентрації напруг Y_S=1,0.

[σ_FM2] ==685 МПа.

6. Допустима контактна напруга для шестерні

.

Попередньо знаходимо межу контактної витривалості поверхні зубів, яка відповідає кількості циклів зміни напруг :

σ_Нlim1 =, де межа контактної витривалості, відповідає базовій кількості циклів зміни напруг

σ_Hlimb1 =2НВ₁+70=2·265+70=600 МПа .

Коефіцієнт довговічності

K_НL1=.

де базова кількість циклів зміни напруг

N_НO=1,8·10⁷, еквівалентна(сумарна) кількість циклів зміни напруг

N_НE1=,                                                      

де: t_Σ=13000 годин, де : К_доб =0,3;

К_річ =0,6.

N_HE1=

= =.

Відповідно

K_HL1=, але так як N_HE1= 1,11·10⁸ >N_HO1=1,8·10⁷то приймаємо K_HL1=1,0.

Відповідно

σ_Нlim1=600·1,0=504 МПа.

Коефіцієнт безпеки для зуба з однорідною структурою матеріалу де : S_Н1=1,1- Коефіцієнт безпеки для зуба з однорідною структурою матеріалу;

Z_R=0,95 –коефіцієнт, що враховує шорсткість спряжених поверхонь;                               Z_v=1, 0 –коефіцієнт, що враховує окружну швидкість.                                      

Допустима контактна напруга для шестерні

[σ_Н1]==518 МПа.

7.Допустима  контактна напруга для колеса

[σ_Н2]=.

Попередньо знаходимо межу контактної витривалості поверхонь зубів, яка відповідає кількості циклів зміни напруг:

σ_Нlim2=·K_НL2,

де межа  контактної витривалості відповідає базовій кількості циклів зміни напруг,

=2HB₂ + 70=2·250+70=570 МПа;

коефіцієнт довговічності

K_НL2=.

При HB<350 m_F=6;базова кількість циклів зміни напруг N_НO2=1,7·10⁷;еквівалентна (сумарна) кількість циклів зміни напруг

N_НE2=2,11·10⁷.

але так як N_HE2= 2,11·10⁷ >N_HO2=1,7·10⁷то приймаємо K_HL2=1,0.

Межа витривалості

σ_Hlim2=570·1,0=570 МПа.

S_Н2=1,1-коефіцієнт безпеки для зубів з однорідною структурою матеріалу;

Z_R =0,95- коефіцієнт, що враховує шорсткість спряжених поверхонь;                           Z_v =1,0- коефіцієнт, що враховує окружну швидкість.