Розрахунок зубців у контактних напруженнях

Число обертів шестерні n₁=970 об/хв.

Число обертів колеса об/хв.

Обертаючий момент на валу шестерні:

кгс·см.

Приймаємо конічні колеса з прямими рівнознижуючимися зубцями.

Розраховуємо конусну відстань з розрахунку зубців по контактним напруженням для запобігання втомного викроювання:

(2.1)

При виборі матеріалу зубчастих коліс необхідно приймати твердість шестерні вище за твердість колеса на 50-60 одиниць за Бринелем або на 6-8 одиниць за Роквелдом.

З таблиці 2.1 для шестерні приймаємо сталь 35ХМ, термообробка якої - об'ємне загартування до твердості HRC 50 і межа контактної витривалості:

кгс/см².

Таблиця 2.1

Межі контактної витривалості поверхневих шарів зубів

Термічна або хіміко-термічна обробка	Твердість поверхонь	Матеріал (сталь)	Межі контактної витривалості , кгс/см2
Поліпшення, нормалізація	HB≤ 350	40, 45, 40Х	20·НВ +700
Об'ємне загартування	HRC 40-56	40XH, 35XM	180·HRC+1500
Поверхневе загартування	HRC 40-56	35ХГС	170·HRC+2000
Цементація і Загартування	HRC 54-65	12ХН3А, 18Х2Н4ИА, 20Х2Н4А, 18ХГТ, 25ХГТ, 30ХГТ, 15ХФ, 35Х, 25ХГМ	230·HRC
Азотування	HRC 50-65	38Х20, 96Х2МА, 40Х, 40ХФА, 40Х2НМА	15·MV або 200·HRC

Для колеса - сталь 40Х з об'ємним загартуванням до твердості HRC 44, межа контактної витривалості якої визначається за таблицею 2.1:

кгс/см².

Контактна напруга, що допускається, при тривалій роботі передачі:

(2.2)

де Z_R - коефіцієнт, що враховує шорсткість поверхонь і вибираний залежно від класу шорсткості поверхонь:

для 7-го класу і вище Z_R=1;

для 6-го класу Z_R=0, 95;

для 5-го класу Z_R=0, 9.

n – коефіцієнт безпеки при розрахунку по контактній напрузі: для об'ємнозміцнених зубів n=1, 1; для поверхневозміцнених зубів n=1, 2; при тяжких наслідках відмов відповідно n=1, 2 і n=1, 38.
Приймаємо 5-й клас шорсткості поверхонь зубів без подальшої шліфовки. Тоді Z_R=0, 9, n=1, 1.

За формулою (2.2) контактна напруга, що допускається, для матеріалу шестерні і колеса:

кгс/см²;

кгс/см²;

Контактна напруга, що допускається:

кгс/см²

Коефіцієнт ширини колеса ,

де в – ширина колеса. Рекомендоване значення . Приймаємо .

Для конічної передачі коефіцієнт концентрації навантаження приймають , якщо твердість хоч би одного колеса, НВ≤ 350 та , і, якщо твердість обох коліс НВ> 350.

Приймаємо .

Припускаємо, що окружна швидкість коліс буде до 8 м/с і міра точності 7-ма, тоді коефіцієнт динамічності навантаження з таблиці 2.2 Кν =1, 55.

Таблиця 2.2

Коефіцієнт динамічності навантаження для прямозубої конічної передачі

Визначаємо конусну відстань за формулою (2.1)

см

Зовнішній окружний модуль приймається із співвідношення:

З таблиці 2.3 приймаємо m_е=3 мм.

Число зубів шестерні:

Таблиця 2.3

Модуль зубів по ГОСТ 9563-60

Приймаємо Z₁=25, тоді дійсна зовнішня конусна відстань:

мм.

Число зубів колеса:

Z₂=Z₁· u = 25· 2, 5

Приймаємо Z₂=63, тоді дійсно передатне число ;

і конусна відстань:

мм.

Допускається відхилення передатного числа від заданого в межах 3-5%.

Середній модуль, тобто модуль по середині довжини зуба: мм

Діаметр середнього початкового кола:

мм

Довжина зуба:

мм.

Окружна швидкість зубчастих коліс:

м/с.

Дійсна швидкість коліс не перевершує прийняту раніше при визначенні коефіцієнта Kν. Дійсне значення Кν =1, 4 (табл. 2.2).

Перевіряємо поверхневий шар на зминання:

де Re і в – у см.