РЕЖИМЫ НАГРУЖЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

 

Закон нагружения зубчатой передачи задают графиком нагрузки, называемым циклограммой, в координатах: нагрузка (обычно вращающий момент ) – число циклов нагружения  или время отработки заданного ресурса  (рис. 2.14, ).Циклограмму составляют путём упорядочения нагрузок, начиная с номинальной  (т.е. с наибольшей длительно действующей нагрузки).

На рис. 2.14, : , , , …,  - нагрузка передачи (вращающий момент) в течение времени работы соответственно , , , …,  (часы), где ; , здесь  - ресурс (срок службы) передачи в часах;  - пиковый кратковременно действующий момент в течение времени  при кратковременной перегрузке.

Кратковременно действующие пиковые моменты перегрузки  при суммарном числе циклов нагружения  или не более  не учитываются при расчётах на сопротивление усталости и в продолжительность цикла не включаются. Пиковый момент  используют в расчётах для проверки отсутствия остаточных деформаций или хрупкого разрушения зубьев при кратковременной перегрузке.

На основе статистического анализа нагруженности различных машин установленно, что при всём многообразии циклограмм моментов (нагрузок) их можно свести к нескольким типовым, если использовать при построении циклограмм относительные координаты:  и . Заменив ступенчатую циклограмму плавной огибающей кривой, получают графическое изображение постоянного (0) и пяти переменных типовых режимов нагружения, характерных для большинства современных машин (рис. 2.14, б). На рис. 2.14, б переменные режимы обозначены: 1 – тяжёлый (работа большую часть времени с нагрузками, близкими к номинальной); 2 – средний равновероятный (одинаковое время работы со всеми значениями нагрузки); 3 – средний нормальный (работа большую часть времени со средними нагрузками); 4 – лёгкий (работа большую часть времени с нагрузками ниже средних); 5 – особо лёгкий (работа большую часть времени с малыми нагрузками).

Использование типовых режимов существенно упрощает расчёты [7].

(2.5)

На рис. 2.14, б:  - текущее значение момента нагрузки;  - номинальный (максимальный длительно действующий момент), который учитывают при расчёте на сопротивление усталости;  - число циклов нагружения при работе с моментами, равными и большими ;  - суммарное число циклов нагружения за весь срок службы передачи  (в часах), называемый ресурсом передачи:

,

где  - число зацеплений зуба рассматриваемого зубчатого колеса за один его оборот;  - частота вращения зубчатого колеса, .

Расчёт числа циклов нагружения передачи выполняют с учётом режима нагрузки. Режимы строго постоянной нагрузки на практике встречаются редко. К режимам постоянной нагрузки относят режимы с отклонениями до 20% [1]. При этом за расчётную обычно принимают нагрузку, соответствующую требуемой мощности двигателя (в учебных проектах с методической точки зрения) или номинальной мощности (на практике, имея в виду возможность форсирования режима работы до полного использования двигателя).

При постоянном режиме нагрузки расчёт числа циклов нагружения зубчатых колёс выполняют по формуле (2.5).

На практике для передач большинства машин характерны переменные режимы нагружения с графиками нагрузки в виде ступенчатой циклограммы (рис. 2.14, ).

При расчете на сопротивление усталости фактический переменный режим нагружения заменяют эквивалентным постоянным режимом, при котором зубчатое колесо приобретает ту же степень усталостного повреждения, что и в реальных условиях эксплуатации (на основании гипотезы линейного суммирования усталостных повреждений). В качестве эквивалентного принимают постоянный режим с наибольшим из длительно действующих моментов (где  – номинальный момент), вызывающим действие напряжений  и , и эквивалентным числом циклов нагружения  (на рис. 2.14,  эквивалентный постоянный режим показан штриховыми линиями).

При этом обычно принимают частоту вращения  рассматриваемого зубчатого колеса постоянной для всех уровней нагрузки , что характерно для большинства машин с приводом от электродвигателей переменного тока.

Эквивалентное число циклов нагружения зуба  рассчитывают отдельно для шестерни (индекс 1) и колеса (индекс 2):

а) при расчете зубчатой передачи на сопротивление контактной усталости активных поверхностей зубьев (индекс Н):

(2.6)

б) при расчете зубчатой передачи на сопротивление усталости зубьев при изгибе (индекс F):

(2.7)

Рис. 2.14. Циклограмма нагружения (вращающего момента) при переменном режиме

нагружения ( ) и типовые режимы нагружения (б)

 

В зависимостях (2.6)…(2.7):  – суммарное число циклов нагружения зуба шестерни (ко­леса) за весь срок службы  передачи в часах при работе ее с постоянной номи­нальной нагрузкой ;  – число зацеплений зуба шестерни (колеса) за один его обо­рот (если зуб шестерни и зуб колеса за 1 оборот зацепляются только один раз, то ; если зуб шестерни за один оборот входит в зацепление два раза, а зуб колеса один раз, то ; );  – частота вращения шестерни (колеса), ;  – коэффициент приве­дения при расчете зубчатой передачи на сопротивление контактной усталости актив­ных поверхностей зубьев (одинаков для шестерни и колеса, т.е. ) (см. табл. 2.3);  – коэффициент приведения зубьев при изгибе (принимается по таблице 2.3 от­дельно для шестерни  и колеса  в зависимости от показания степени  уравнения кривой усталости для напряжений изгиба).

 

Таблица 2.3 – Коэффициенты  и

 

Номер типа режима нагру­жения	Типовые режимы нагружения		Значение  при
0 1 2 3 4 5	Постоянный Тяжелый Средний равновероятный Средний нормальный Легкий Особо легкий	1 0, 500 0, 250 0, 180 0, 125 0, 063	1 0, 300 0, 143 0, 065 0, 038 0, 013	1 0, 200 0, 100 0, 063 0, 016 0, 004
Примечание.  – показатель степени уравнения кривой усталости для напряже­ний изгиба:  – для зубчатых колес с твердостью активной поверхности зубьев Н 350НВ;  – для зубчатых колес с твердостью активной поверхности зубьев Н 350НВ ⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒ Поделиться:

Последнее изменение этой страницы: 2019-10-03; Просмотров: 368; Нарушение авторского права страницы