Коэффициент нагрузки. Точность зубчатых передач

Силы, возникающие в зацеплении колес, вызывают деформацию не только зубьев, но и валов и опор, что приводят к неравномерному распределению нагрузки вдоль контактной линии зубьев, а также к дополнительным динамическим нагрузкам. Такое же влияние оказывают неизбежные погрешности изготовление и монтажа деталей передачи. Для учета влияния указанных факторов при расчетах номинальную нагрузку умножают на коэффициент нагрузки K, который, в свою очередь, определяется произведением трех коэффициентов: K = K_α K_β K_υ. Указанным коэффициентом приписывают индекс H при расчете на контактную прочность и индекс F при расчёте на прочность при изгибе.

КоэффициентK_αучитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями.

При расчете на контактную прочность для прямозубых передач принимают = 1; для косозубых и шевронных передач выбирают по табл. 4.5 в зависимости от степени точности по нормам плавности ГОСТ 1643–81 и окружной скорости υ передачи.

При расчете на прочность при изгибе для косозубых и шевронных передач значения приведены в табл. 4.5:

Таблица 4.5

Ориентировочные значения коэффициентов K_Hα и K_Fα

Степень точности передачи назначается в соответствии с данными табл. 4.6.

Таблица 4.6

Рекомендации по выбору степени точности зубчатых передач

Примечание — В числителях указаны скорости прямозубых колес, в знаменателях — непрямозубых

Коэффициент К_β учитывает распределение нагрузки по длине контактных линий. Различают коэффициент К_Нβ — при расчете по контактным напряжениям и К_Fβ — при расчете по напряжениям изгиба.

Основные причины, вызывающие неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий — это упругие деформации валов, колёс, опор, корпусов, неточность изготовления деталей передач и их сборки, износ подшипников и подвижных соединений колес, взаимное расположение зубчатых колес и опор. Различают коэффициенты, учитывающие неравномерность распределения нагрузки в начальный период и .

Для прирабатывающихся прямоугольных и косозубых цилиндрических, а также прямозубых конических колес (вместо подставляют и и соответственно получаем и ). — коэффициент режима. Значение х для типовых режимов нагружения (рис. 4.2).

Таблица 4.7

Значение коэффициента х для типовых режимов нагружения

Для неприрабатывающихся колёс (Н₁ и Н₂ ≥ 40 HRC) и .Определение и представляет сравнительно сложную задачу (ГОСТ 21354–87). Поэтому при проектировочных расчетах принимают приблизительные значения и по графикам (рис. 4.4) для цилиндрических и (рис. 4.5) для конических передач.

Рисунок 4.4 — Графики для определения ориентировочных значений К_Нβ, К_Fβ: цифры у кривых соответствуют передачам, указанным на схемах; передача 1 — опоры на шариковых подшипниках; передача 2 — опоры на роликовых подшипниках; более точное определение К_Нβ, К_Fβ производится по прил. 3 ГОСТ 21354–87

Рисунок 4.5 — Графики для определения ориентировочных значений К_Нβ, К_Fβ для конических передач: 1 — передача I (опоры на шариковых подшипниках); 2 — передача I (опоры на роликовых подшипниках); 3 — передача II, штрихпунктирными линиями даны кривые для конических передач с круговыми зубьями. Для этих передач при Н₂<350 НВ, а также при Н₁ < 350 НВ и Н₂ < 350 НВ следует принимать К_Нβ = 1

Коэффициент ширины , где — ширина колеса; — делительный диаметр шестерни.

Коэффициент ширины зубчатого венца , где — ширина зубчатого венца конического колеса; — внешнее конусное расстояние.

Значения и выбираются в зависимости от величины для цилиндрической передачи, или — для конической u схемы передачи, где u — передаточное число передачи.

Коэффициенты и учитывают динамическую нагрузку, возникающую в передаче.

Погрешность изготовления зубчатых колес и других деталей передач, а также их недостаточная жесткость приводят к изменению мгновенного передаточного отношения. В результате этого в зацеплении возникает момент от сил инерции вращающихся масс, что приводит к динамическим воздействиям внутри передачи.

Значения коэффициентов K_Hυ. и K_Fυ. выбираются по табл. 4.8 и 4.9 соответственно.

Таблица 4.8

Значения коэффициента K_Hυ. (в числителе для прямозубых колес,

в знаменателе — для косозубых)

Степень точности	Твердость поверхностей зубьев
	350 НВ	1,03 1,01	1,06 1,02	1,12 1,03	1,17 1,04	1,23 1,06	1,28 1,07
>350 НВ	1,02 1,00	1,04 1,00	1,07 1,02	1,1 1,02	1,15 1,03	1,18 1,04
	350 НВ	1,04 1,02	1,07 1,03	1,14 1,05	1,21 1,06	1,20 1,07	1,36 1,08
>350 НВ	1,03 1,00	1,05 1,01	1,09 1,02	1,14 1,03	1,19 1,03	1,24 1,04
	350 НВ	1,04 1,01	1,08 1,02	1,16 1,04	1,24 1,06	1,32 1,07	1,4 1,08
>350 НВ	1,03 1,01	1,06 1,01	1,1 1,02	1,16 1,03	1,22 1,04	1,26 1,05
	350 НВ	1,05 1,01	1,1 1,03	1,2 1,05	1,3 1,07	1,4 1,09	1,5 1,12
>350 НВ	1,04 1,01	1,07 1,01	1,13 1,02	1,2 1,03	1,26 1,04	1,32 1,05

Таблица 4.9

Значения коэффициента K_Fυ. (в числителе — для прямозубых колес,

в знаменателе — для косозубых)

Степень точности	Твердость поверхностей зубьев
	350 НВ	1,06 1,02	1,13 1,05	1,26 1,10	1,40 1,15	1,58 1,20	1,67 1,25
>350 НВ	1,02 1,01	1,04 1,02	1,08 1,03	1,11 1,04	1,14 1,06	1,17 1,07
	350 НВ	1,08 1,03	1,16 1,06	1,33 1,11	1,50 1,16	1,67 1,22	1,80 1,27
>350 НВ	1,03 1,01	1,05 1,02	1,09 1,03	1,13 1,05	1,17 1,07	1,22 1,08
	350 НВ	1,10 1,03	1,20 1,06	1,38 1,11	1,58 1,17	1,78 1,23	1,96 1,29
>350 НВ	1,04 1,01	1,06 1,02	1,12 1,03	1,16 1,05	1,21 1,07	1,26 1,08
	350 НВ	1,13 1,04	1,28 1,07	1,50 1,14	1,77 1,21	1,98 1,28	2,25 1,35
>350 НВ	1,04 1,01	1,07 1,02	1,14 1,04	1,21 1,06	1,27 1,08	1,34 1,09