ДЕТМАШ3 (Методичка для курсового по деталям машин (Сумин))

2.1.4. Определение эквмвалентного и базового числа циклов нагружения колес

быстроходной ступени

Суточное эквивалентное время работы передачи

M₁

tэ = t + t₁ ( ) ^{m / 2} = 6,4 + 9,6 ( 0,6 )³ = 8,47 ч ,

M

где t = 0,4* 16 = 6,4 - при работе 16 часов в сутки, т.е. в две t₁ = 0,6 * 16 = 9,6.

Эквивалентное время работы за весь срок службы

Т_å = tэ * L_ГОД * 365 * К_ГОД * К_СУТ = 8,47 * 5 * 365 * 0,6 * 0,7= 6490 ч

Суммарное число циклов нагружения за расчетный срок службы передачи

N_å1 = 60 * n ₁ * Т_å * С = 60 * 2900 * 6490 * 1 = 1 129 706 000 циклов ;

N_å2 = 60 * n ₂ * Т_å * С = 60 * 921* 6490 * 1 = 358 637 000циклов .

Базовое число циклов нагружения

N_{Н 0 1} = 30 * НВ₁^2,4 = 30 * 255^2,4 = 17 898 000циклов ;

N_{Н 0 2} = 30 * НВ₂^2,4 = 30 * 176 ^2,4 = 9 229 000 циклов ,

т. е. N_{Е 1} > N _{Н 0 1} ; N _{Е 2} > N _{Н 0 2 .}

2.1.5. Определение допускаемых контактных напряжений при расчете на

усталость колес быстроходной ступени Допускаемое напряжение [ s _H ] = ( s _HO / S _H ) * K _HL ,

где S _H - коэффициент безопасности . Рекомендуют S _H ³ 1,1 при норма-

лизации, улучшении или объемной закалке зубьев ; S _H ³ 1,2 при поверхностной закалке, цементации , т.е. при неоднородной структуре по оьъему;

К_HL - коэффициент долговечности, учитывающий влияние срока службы и

р ежима нагрузки передачи, равный 1 £ К_НL £ 2,4 и определяемый по формуле

K_HL = ⁶ N_HO / N_НЕ ,

где N_HO - базовое число циклов ;

N_HE - эквивалентное число циклов, равное N_HE = К_НЕ * N_å ,

где коэффициент эквивалентности зависит режима нагружения, который

может быть : 0 - постоянный, 1 - тяжелый, 2 - средний равновероятный, 3 - сред-

ний нормальный, 4 - легкий, 5 - особо легкий. Для металлорежущих станков ха-

рактерен легкий режим работы, для которого К_НЕ = 0,125. Тогда

N_{НЕ 1} = 0,125 * 358 637 000 = 141 213 000,

N_{НЕ 2} = 0,125 * 1 129 706 000 = 44 830 000.

Тогда

К_{HL 1} = ⁶ 17 898 000 / 141 213 000 = 0,71, К_{HL 2} = ⁶ 9 229 000 / 44 830 000 = 0,77,

s_НО - предел выносливости, который зависит от термообраьотки и твер-

дости зубьев. При улучшении (см. табл. 8.9 [ 1 ] )

s_{НО 1} = 2 * НВ + 70 = 2 * 255+ 70 = 580 ,

s_{НО 2} = 2 * НВ + 70 = 2 * 193,5 + 70 = 457 . Определяем допускаемое напряжение

[ s _{H 1}] = ( 580 / 1,1 ) * 0,71 = 374 Мпа ,

[ s_{H 2}] = ( 457 / 1,1 ) * 0,77 = 320 Мпа .

Определение расчетного допускаемого напряжения .

Для зубчатых передач с небольшой разностью твердости зубьев шестерни и колеса за расчетное принимается меньшее из двух допускаемых напряжений, определенных для материала шестерни [ s_Н1 ] и колеса [s_Н2 ] _.

Для передач, в которых зубья шестерни имеют твердость значительно пре-

вышающей твердость зубьев колеса, за расчетное принимают среднее значение из [s_Н1 ] и [ s_Н2 ] . Таким образом при НВ ₁ - НВ₂ ³ 70 :

[ s_{H 1} ] + [ s_H2 ]

[ s_H ] = £ 1,25 [ s_H ] _{min .}

2

Принимаем [ s_H ] = 347 Мпа

.2.2. Определение допускаемых напряжений изгиба.

2.2.1. Допускаемые напряжения тихоходной ступени

Допускаемые напряжения изгиба при расчете на усталость

[ s_F ] = ( s_FO ) / S_F ) K_FC K _FL ,

где s_FO - предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба, который

определяют экспериментально ( см. табл. 8.9 [ 1 ] ). При нормализации и улучше-

нии сталей 35, 45, 40Х : s_{FO 1} = 1,8 НВ = 356,4 ; s_FO = 316,8 ,

S_H = 1,55 ( см. табл. 8.9 [ 1 ] ) - коэффициент безопасности,

К_FC = 1 - коэффициент, учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки ( при односторонней нагрузке ) ,

К_FL -коэффициент долговечности, равный :

при твердости зубчатых колес < 350 НВ

К_FL = ⁶ N_FO / N _FE ³ 1, но £ 2 ,

при твердости зубчатых колес > 350 НВ

К_FL = ⁶ N _FO / N_FE ³ 1, но £ 1,6 .

Рекомендуют применять N_FO = 4 * 10⁶ для всех сталей,

N_FE - эквивалентное число циклов, равное

N_FE = K _FE N _å ,

где К_FE = 0,038 - при нормализации и легком режиме нагружения ;

N_å1 = 93 456 000 - для шестерни ( см. пункт 2.1 ) ; N_{å 2} = 19 470000.

Т огда N_{FE 1} = 0,038 * 93456000 = 3551000 ; N_{FE 2} = 0,038 * 19470000 = 740000.

K_FL1 = ⁶ 4000000 / 3551000 = 1,02

K_FL2 = ⁶ 4000000 / 740000 = 1,32.

Откуда допускаемые напряжения будут равны :

[ s _F1] = ( 356,4 / 1,55 ) * 1 * 1,02 = 230 Мпа ,

[s_F2 ] = ( 316,8 / 1,55 ) * 1 * 1,32 = 270 Мпа .

4