3 Расчет зубчатых передач редуктора на контактную и изгибную прочность

При расчете зубчатых передач их подразделяют на открытые и закрытые.

Закрытые – передачи работающие в условиях обильной смазки. Они обычно закрыты герметичными корпусами с определенной системой смазки.

Открытые – зубчатая передача которая работает в условиях периодической смазки.

Смазка – процесс подвода смазочного материала в зону контакта.

Расчеты в ДМ подразделяются на:

1. Проектные;

2. Уточненные.

Проектные расчеты зубчатых передач зависят от их типа. Проектным расчетом закрытых зубчатых называется расчет на контактную прочность или расчет на сопротивление усталостному контактному выкрашиванию рабочих поверхностей зубьев.

Проверочными расчетами для закрытых зубчатых передач называется расчет на сопротивление зубьев колес усталостному изгибу – расчет на изгибную прочность зубьев колес.

Для открытых передач проектным расчетом считают расчет на изгибную прочность зубьев колес, а проверочным – расчет на контактную прочность.

Контактным называют напряжения возникающие на контактной площадке сопряженных зубьев. Условие контактной прочности .

3.1 Проектный расчёт на контактную прочность зубчатой передачи тихоходной ступени редуктора

Результатом расчёта на контактную прочность передачи является межосевое расстояние, которое определяется по формуле [2, с.185]:

где - коэффициент межосевого расстояния, для косозубых передач =430;

передаточное число передачи 3-4;

Т₄-вращающий момент на колесе 4,

Т₄= =624,6 Нм, так как колесо сидит жестко на валу;

3.1.1 Определение коэффициента ψba 3-4

коэффициент ширины венца зубчатого колеса.

Согласно [2 , с. 185]:

;

Согласно[2 , с. 186] коэффициент ширины венца принимают равным:

=0.25…0.315;

для тихоходных: = 0.25;

для быстроходных: = 0.315.

В нашем случае = 0.315.

3.1.2 Определение коэффициента кн β3-4

К_Нβ3-4-коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактных линий в результате погрешностей в зацеплении и деформации зубьев колес передачи 3-4.

К_Нβ3-4 определяют по графику 12.18 [2, с.183];

В зависимости от найдем К_Нβ3-4 ;

Согласно [2, с.186] ;

;

Таким образом, находим К_Нβ3-4 =1,175.

3.1.3 Определение расчетного допускаемого контактного напряжения материала колес

Расчет на контактное напряжение произведем по рекомендации [2, с.186]:

,

где - допускаемые контактные напряжения зубьев шестерни 3 и колеса 4;

- минимальное допускаемое напряжение.

Определим допускаемое контактное напряжение материала шестерни [2, с.185]:

,

где - предел контактной усталости поверхности зубьев, соответствующий базовому числу циклов напряжений;

- коэффициент безопасности,

для зубчатых колес с поверхностным упрочнением =1.1-1.2.

В нашем случае =1.1;

- коэффициент, учитывающий шероховатость сопряженных поверхностей зубьев;

- коэффициент, учитывающий окружную скорость передачи,

при приближенных расчетах можно принимать = 1 [2, с.187];

- коэффициент долговечности

Предел контактной усталости поверхностей зубьев определяем по таблице 12.4 [2, с.184] в зависимости от твердости шестерни;

МПа.

Коэффициент определим по графику 12.20 [2, с.184] в зависимости от отношения , где - базовое число циклов напряжений в зубьях;

- эквивалентное число циклов напряжений в зубьях, соответствующее рабочему числу циклов передачи с переменными нагрузками (см. техническое задание):

,

где с-число зацеплений, в которых участвует рассматриваемая шестерня, согласно схеме редуктора с=1 [2, с.185], n₃=n_III=484,69 об/мин,

t-срок службы привода в часах,

часа.

циклов.

Базовое число циклов напряжений зубьев N_HO3 определяем по графику рис.12.21[2,с.184] в зависимости от твердости НВ рабочей поверхности зубьев.

Для пересчета твердости поверхности в единицах HRC в единицы НВ воспользуемся графиком 12.19 [2, с. 183],

HRC 47 = HB 455,

N_HO3=68∙10⁶ циклов.

Таким образом, N_HE3/N_HO3=2.97.

По рис. 12.20 [2,с.184] находим значение K_HL3=1.

Определяем контактное напряжение:

МПа.

Аналогично определяем ,

где МПа;

.

HRC 45 = HB 425.

Из графика 12.21 [2, с.184] находим N_HO4=60∙10⁶ циклов,

N_HE4/N_HO4= 0,78, исходя из этого K_HL4=1.07.

.

Определим допускаемое контактное напряжение:

[σ_Н]_3-4=0,45(905,4∙10⁶ +933,8∙10⁶)=827,64 МПа; 827,64<1093.68 .

Условие выполняется.