Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Допускаемые напряжения материалов зубчатых колес



Условия прочности зубьев записывается неравенствами:

,

где первое неравенство описывает условие прочности по контактным напряжениям, а второе – по напряжениям изгиба. Связь рабочих напряжений σН и σF с геометрическими и силовыми параметрами установлена и отображена формулами для проверочных расчетов передач, которые были получены выше. Левая часть условия прочности, таким образом, известна. Правая часть неравенств – допускаемые значения напряжений [σН] и [σF] – требует отдельного рассмотрения и изучения.

Допускаемые контактные напряжения [σH] при расчете зубчатых колес на усталость

 

Допускаемые контактные напряжения вычисляют по формуле:

 

,

 

где σН0 – предел контактной выносливости, МПа; SH – коэффициент безопасности (SH = 1,1…1,2); KHL – коэффициент долговечности

(KHL = 1….2,4).

Значения предела контактной выносливости σН0определяют на основе экспериментальных данных, т.е. по кривой усталости. На приведенном рисунке эта кривая показана в полулогарифмических координатах.

Более 100 лет назад было замечено, что детали машин, подвергающиеся длительное время переменным напряжениям, могут разрушаться внезапно при напряжениях, значительно меньших предела прочности материала (например, σb). Это явление было названо усталостью материалов. Для определения предела выносливости (усталости) производят особое испытание материала, называемое испытанием на выносливость или усталость.

Пределом выносливости называется наибольшее напряжение, при котором материал в состоянии выдержать неограниченно большое число циклов. Таким образом, значение σН0 представляет собой справочную характеристику, которая соответствует точке перегиба кривой усталости при базовом числе циклов NH0 .

Кривая усталости показывает, что чем больше напряжение цикла σН,, тем меньше циклическая долговечность NHi (на наклонном участке). Долговечность можно измерять как числом циклов нагружения, так и временем работы передачи, т.к. обе величины между собой связаны.

Для наклонного участка кривой усталости можно записать:

– const, где m 6 – для контактных напряжений. Отсюда следует, что

σНi = σН0 = σН0 KHL ,

где KHL = ; .

Коэффициент долговечности KHL учитывает возможность повышения допускаемых напряжений для кратковременно работающих передач (NHi<NH0). На участке NHi>NH0 предел выносливости не меняется и поэтому KHL =1.

ЛЕКЦИЯ №10

 

Характеристики σН0 и NH0 зависят, в основном, от твердости рабочих поверхностей зубьев. Чем выше твердость, тем выше базовое число циклов NH0.

При определении коэффициента долговечности KHL расчет числа NHi-циклов перемены напряжений нужно выполнять с учетом режима нагрузки передачи. Режим нагрузки возможен в 2-х вариантах:

· режим постоянной нагрузки (T-const);

· режим переменной нагрузки (T ).

К режимам постоянной нагрузки относят все режимы с отклонением от номинальной нагрузки до 20%.

За расчетную нагрузку обычно принимают номинальную мощность двигателя.

Число циклов нагружения при n=const вычисляется по формуле:

,

где n – частота вращения того из колес, по материалу которого определяют допускаемое напряжение, мин-1; с – число зацеплений за один оборот зубчатого колеса; tΣ – число часов работы передачи за расчетный срок службы, или

где L – срок службы, годы; Kгод и Kсут – коэффициенты использования передачи в году и в сутках, соответственно.

В большинстве случаев практики число циклов нагружения больше базового числа циклов, т.е.

Ni > NH0.

Режим постоянной нагрузки является наиболее тяжелым для передачи. Этот вариант нагружения принимают за расчетный режим и для неопределенных режимов нагрузки.

Для переменных режимов нагрузки возможны разные варианты его задания:

· диаграммой в виде распределения момента T по времени;

· типовым режимом (из шести различных типовых режимов).

Рассмотрим расчет коэффициента долговечности KHL с заданием режима нагрузки диаграммой распределения вращающего момента Т по времени.

Расчет KHL выполняется по эквивалентному числу циклов , т.е.

KHL .

Методика определения NHE базируется на идее суммирования повреждений при напряжениях σН > σН0 .

Эквивалентное число циклов вычисляется по формуле:

;

Ti – крутящие моменты, которые учитываются при расчете на усталость (см. диаграмму); Tmax – наибольший из моментов на диаграмме

( Tmax = T1).

В расчетах на усталость кратковременные перегрузки, например пусковые, не учитываются.

ni и tiсоответствующие моментам частоты вращения и время работы.

k – Число составляющих диаграмму столбцов (k=3).

Рассмотрим вариант задания типовым режимом.

При вычерчивании графиков типовых режимов фактическую столбчатую диаграмму заменили другой диаграммой, на которой расчетные нагрузки (Ti) располагаются в порядке убывания их значений. Затем ступенчатую линию (по верху диаграммы) заменяют плавной кривой.

Номер типового режима Название типового режима Коэффициент режима KHE Область использования
Постоянный 1,00 для горных машин
Тяжелый 0,50
Средний равновероятный 0,25 для транспортных машин
Средний нормальный 0,18
Легкий 0,125 для универсальных металлореж. станков
Особолегкий 0,063

Каждому типовому режиму присвоен свой коэффициент приведения KHE к эквивалентному числу циклов. При известном KHE вычисляют NHE. ,

где

– для n const

 

– для n - const

ΣNi – число циклов нагружения при работе с моментами равными или большими Ti.

В заключение о допускаемых контактных напряжениях отметим, что:

· за расчетное значение [σН] принимают меньшее из 2-х допускаемых напряжений, определенных для материала шестерни [σН]1 и колеса [σН]2 прямозубой передачи (также для косозубых передач с небольшой разностью твердости зубьев шестерни и колеса);

· при твердости косозубой шестерни значительно превышающей твердость зубьев колеса за расчетное значение [σН] принимают меньшее из 2-х значений, получаемых из выражений:

[σН]=0,5([σН]1 + [σН]2 ),

[σН]=1,25[σН]min,

где [σН]min – меньшее значение из двух допускаемых напряжений [σН]1 и [σН]2.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.