Обзор
Критерии расчетов закрытых и открытых передач по ГОСТ 21354-87.
Расчетная нагрузка
Под расчетной нагрузкой принимают максимальное значение удельной нагрузки, распределенной по линии контакта зубьев.
Расчеиный коеээфициент учитывает:
- коэффициент неравномерности распределения нагрузки (коэффициент концентрации) учитывает неравномерность распределения нагрузки по длине зуба вследствие деформации валов, корпусов, опор и самых зубчатых колес, а также неточность изготовления и монтажа; зависит от точности монтажа и жесткости валов, корпусных деталей и подшипников. При всех равных условиях концентрация напряжений увеличивается с увеличением ширины колеса . Концентрация нагрузки увеличивает контактные напряжения и напряжение изгиба. Если колеса изготовляются из материалов, которые хорошо прирабатываются (HB < 350), то концентрация постепенно уменьшается вследствие повышенного местного износа. Выбирается из графиков на основании схемы редуктора в зависимости от коэффициента ширины колеса относительно диаметра шестерни и твердости материала НВ;
- коэффициент динамической нагрузки учитывает внутренние динамические нагрузки, возникающие в передачах вследствие ошибок основного шага при нарезании колес. Зависит от степени точности изготовления колес , окружной скорости, присоединенных масс, упругости зубьев и др. Выбирается по таблице .
Различают: при расчетах по контактным напряжениям и по напряжениям изгиба.
Силы в зацеплении
- Нормальная сила, направлена по линии зацепления как общей нормали к поверхности зуба. Силы, действующие в зацеплении, обычно прикладывают в полюсе зацепления. Нормальную силу переносят вдоль линии действия в полюс и раскладывают на составляющие.
- Окружная сила,
- Радиальная сила.
Расчет прочности зубьев по контактным напряжениям
Наибольшую контактную усталость имеет околополюсная зона, где наблюдается однопарное зацепление. Поэтому расчет контактных напряжений выполняют при контакте в полюсе зацепления. При этом контакт зубьев можно рассматривать как контакт двух цилиндров.
Учитывая зависимости между крутящими моментами, силами и геометрическими параметрами передачи, получают расчетные формулы.
При проектном расчете определяются размеры передачи по заданным основным характеристикам: крутящим моментам и передаточному числу. Прежде всего, определяют межосевое расстояние, как размер, определяющий габариты передачи, делительный ли диаметр шестерни.
Выбор модуля и числа зубьев
Контактные напряжения не зависят от модуля или числа зубьев по отдельности, а зависит от их произведения – диаметра.
Обычно значение m выбирают, ориентируясь на рекомендации, полученные на практике, а потом проверяют зубья на изгиб. Модуль определяют таким образом: в зависимости от твердости зубьев и нагрузки передачи, выбирают значение коэффициента ширины колеса относительно модуля.
Мелкомодульные колеса с большим числом зубьев обеспечивают плавность хода передачи и ее экономичность.
Преимущества мелкомодульных колес:
- уменьшаются потери на трение, вследствие уменьшения скольжения;
- сокращается затраты материала, вследствие уменьшения диаметра вершин ;
- экономится станочное время нарезания зубьев, так как уменьшается объем срезываемого материала.
Недостатки:
- чувствительность к перегрузкам;
- чувствительность к неоднородности материала.
Крупномодульные колеса, имеющие большее число зубьев, дольше противостоят износу, менее чувствительные к перегрузкам и неоднородности материала, могут работать продолжительное время после начала выкрашивания.
При известном модуле определяют и уточняют параметры передачи. При выборе для предотвращения подрезывания зубьев должно быть меньше 17, для уменьшения шумности быстроходных передач рекомендуется принимать меньше 25.
Проверочный расчет прочности зубьев на изгиб
Зубья имеют сложнонапряженное состояние. Наиболее опасные напряжения изгиба возникают в корне зуба в зоне перехода эвольвенты в галтель. В этом месте наблюдается концентрация напряжений.
При расчете на прочность по напряжениям изгиба принимаются следующие предположения:
- Вся нагрузка в зацеплении приложена к вершине зуба и передается одной парой зубьев.
- Зубья рассматриваются как консольные балки, для которых справедлив метод сечений. Фактически зубья подобны выступам, в которых размеры поперечного сечения сравнимы с высотой. Точный расчет напряжений подобных элементов выполняют методами теории упругости,а результат точного расчета применяют для исправления приближенного расчета путем введения коэффициента концентрации напряжений.
За расчетное напряжение принимается напряжение на растянутой стороне зуба (для сталей растяжение опаснее сжатия).
Расчет открытых прямозубых цилиндрических передач
Для открытых передач, работающих в неблагоприятных условиях, без смазки, проектным является расчет по напряжениям изгиба.
Из условия прочности по напряжениям изгиба определяют модуль. Дальше определяют другие геометрические параметры и проводят проверочные расчеты.
Формат: pdf
Размер:450КВ
Язык: русский, украинский