Расчет на выносливость при изгибе.

Эквивалентное напряжение определяют по формуле

s_FЕ=К_FЕ×s_F1, (2.102)

где s_F1 – расчетное напряжение соответствующее первой ступени циклограммы;

К_FЕ =[å(s_Fi /s_F1)^qF×(N_ci /N_Få)]^1/qF, (N_Få - суммарное число циклов всех ступеней

циклограммы q_F=6 при Н£ НВ 350; q_F=9 при Н> НВ 350).

2.5.2. Силы, действующие в зацеплении.

Равнодействующая F_n всех удельных сил, действующих по линии контакта в плоскости зацепления, приложена в полюсе и действует по нормали к профилю зуба. Проекциями силы F_n на координатные оси являются:

- окружная сила F_t, которая направлена по касательной к начальным поверхностям элементов зацепления (присутствует во всех видах передач);

- радиальная сила F_r которая направлена к центру вращения колес передачи (присутствует во всех видах передач);

- осевая сила F_х, которая направлена вдоль оси вращения элементов передачи (присутствует во всех видах передач, кроме прямозубой цилиндрической).

Величины сил, действующих в передачах выражают через вращающий момент Т, Н×м.

Схема сил в передачах, где элементы, входящие в зацепление, имеют эвольвентный профиль приведены на рисунках 2.38 –2.40

Рисунок 2.38 – Усилия в зацеплении цилиндрических колес

с эвольвентным профилем зуба

Силы в цилиндрической передаче (рисунок 2.38):

- окружная сила F_tw, Н, на начальном цилиндре диаметром d_w, мм

F_tw=2×10³×Т/ d_w; (2.103)

- радиальная сила F_r, Н

F_r= F_tw×tg a_tw; (2.104)

- осевая сила F_х, Н

F_х = F_tw× tg b_w, (2.105)

где b_w – угол наклона линии зуба на начальном цилиндре;

- нормальная сила F_n, Н

F_n =2×Т/(d×cos a_t ×cos b_b) = F_tw/(cosa_tw ×cos b_b). (2.106)

где b_b – угол наклона линии зуба на основном цилиндре.

Рисунок 2.39–Усилия в зацеплении конических колес с эвольвентным профилем зуба

Силы в конической передаче (рисунок 2.39):

- окружная сила F_t, Н на среднем диаметре d_m, мм

F_tm=2×10³×Т/ d_m; (2.107)

- радиальная сила F_r, Н

F_rm= F_tm×(tg a×cos d), (2.108)

где d - угол конусности;

- осевая сила F_х, Н

F_хm = F_tm× tg a×sin d; (2.109)

- нормальная сила F_n, Н

F_nm =2×Т_m/×cos a. (2.110)

Рисунок 2.40 – Усилия в зацеплении червячной передачи

Силы в червячной передаче (рисунок 2.40):

- окружная сила F_t1, Н на червяке, равная осевой F_х2, Н на колесе

F_t1= F_х2 =2×10³×Т₁/ d₁; (2.111)

- осевая сила F_х1, Н на червяке, равная окружной F_t2, Н на колесе

F_х1 = F_t2= 2×10³× Т₂/d₂, (2.112)

- радиальная сила F_r, Н на червяке и колесе

F_r= F_t2×tg a, (2.113)

- нормальная сила F_n, Н на червяке

F_n = F_t2/(cos g×cos a_n), (2.114)

где g - угол подъема линии витков червяка.

Нормальную силу F_n, приходящуюся на единицу длины контактной линии l, называют удельной нагрузкой

w_m=F_n/l. (2.115)

Рабочая нагрузка равна произведению удельной нагрузки на корректирующие коэффициенты (режим нагружения, неравномерность распределения нагрузки, динамические влияния и т.п.), которые устанавливаются в каждом конкретном случае с учетом принятых критериев работоспособности.

В расчетах оценивают нагрузку, которая вызывает наибольшее опасное напряжение для данного вида повреждения.

Нагрузка, возникающая в зоне контакта, может вызывать повреждение поверхность и (или) разрушения структуры материала, из которого изготовлен элемент. Ответственной за напряженно – деформированное состояние контактирующих поверхностей является сила F_n вблизи полюсной линии. На прочность при изгибе удельную нормальную силу рассматривают по двум составляющим, одна из которых изгибает, а вторая сжимает элемент нагружения.

Оценку на прочность в этом случае производят по контактным и объемным напряжениям численная мера, которых устанавливается по внешней нагрузке и геометрическим параметрам рассматриваемого элемента.