Перевірка за припустимою пластичною деформацією зубів колеса

 

Мінімальний крутильний момент визначають по формулі

, (6.3)

де [ σ_k ]_max – нормальна контактна напруга, що допускається, (МПа) з обліком деякої пластичної деформації (табл. 6.2). Для колеса чи шестірні однієї пари вибирають найменше значення;

С – коефіцієнт, що враховує модуль жорсткості матеріалу колеса чи шестерні (табл. 6.3);

С ₁ – коефіцієнт, що враховує кут зачеплення та кут нахилу зубців. Для прямозубих не коригованих коліс чи коліс з висотною корекцією С ₁=1; для прямозубих коригованих коліс – С ₁ = . Тут α _ш – кут зачеплення, для не коригованих коліс α _ш=20°. Для косозубих та шевронних коліс С ₁ = 0,96;

β – кут нахилу зуба колеса; для звичайного косо зубчастого колеса β =10°…12°; для двох коліс на одному валу β = 20°; для шевронних коліс β = 30°;

z _k – число зубів колеса;

m _н – нормальний модуль зачеплення (див. нижче);

 

Таблиця 6.2

Механічні властивості матеріалів зубчастих коліс

Матеріал	HB	σ в	σ т	[ σ -1]	[ σ к]	[ σ к] max	ψσ
Чавун
СЧ 24	170–240		–				0,65
СЧ 32	170–240		–				0,65
Сталь
35Л	>150						0,1
45Л	>170						0,1
30ГЛ	>250						0,1
45ГЛ	>190						0,2
35ХГСЛ	>200						0,2
35ХНЛ	>160						0,1
45 н	170–220						0,1
45 у	220–250						0,1
40Ху	230–260						0,2
40ХНу	230–260						0,2
Текстоліт			–				–

Примітка: н – означає нормалізована;

y – означає поліпшена;

 

b _к – ширина колеса, м, b _к = ψm _н; Коефіцієнт ψ вибирається по табл. 6.4; для шестірні замість b _k приймається ширина шестірні b _ш, причому b _ш = b _к+(10…25 мм) – для металевих шестірень і b _ш = b _к – 10 мм – для текстолітових;

k _n – коефіцієнт навантаження при розрахунку по пластичних деформаціях поверхонь, що допускаються, зубів

k _n= k _1n k ₂ k ₄;

k _1n – коефіцієнт перевантаження, k _1n = M _kmax/ M _knom. Так як кривошипні преси забезпечуються запобіжними пристроями, розрахованими на 30 %-не перевантаження, то значення k _1n=1,3;

k ₂ – коефіцієнт концентрації навантаження, що враховує нерівномірність розподілу навантаження по ширині колеса, що виникає внаслідок пружної деформації опор, валів, а також неточностей виготовлення (табл. 6.5);

k ₄ – коефіцієнт, що враховує динамічне навантаження в зачепленні через неточності виготовлення (табл. 6.6); Колова швидкість V зачеплення визначається по формулі

 

Таблиця 6.3

Матеріал	С	Матеріал	С
шестерні	колеса	шестерні	колеса
Сталь	Сталь		Текстоліт	Сталь
Сталь	Чавун		Текстоліт	Чавун
Чавун	Чавун

Коефіцієнтжорсткості матеріалу С

 

Таблиця 6.4

Дані для визначення ширини зуба колеса

Матеріал коліс	Місто розташування коліс	ψ = b / m н	ψ ср
Чавун	Консольне на колінчатому валу	12,5…16,5
Швидкохідна пара	13…19
Сталь	Консольне на колінчатому валу	10…12,5
Швидкохідна пара	12…20	13,5

 

Таблиця 6.5

Коефіцієнт концентрації навантаження k₂

Твердість коліс HB	Вид передачі і розташування коліс віднос­но опор	k 2
<350	Відкриті передачі
Закриті передачі	1,15
³350	Симетрично щодо опор	1,1
Поблизу опор чи консольне	1,3

 

;

n _к – число оборотів за хвилину вала колеса;

i – передатне відношення зубчастої передачі.

Таблиця 6.6

Коефіцієнт динамічного навантаження k₄

Ступінь точності передачі	Твердість колеса HB	Колова швидкість зачеплення, м/с
£1	1–3	3–8	8–12
Прямо зубчасті колеса
6-я фланкірована	£ 350		1,1	1,2	–
Більше 350		1,1	1,2	–
6-я не фланк. чи 7-я фланк.	£ 350		1,2	1,4	–
Більше350		1,2	1,3	–
7-я нефланк. чи 8-я фланк.	£ 350	1,1	1,3	1,5	–
Більше350		1,3	1,4	–
8-я нефланкірована	£ 350	1,2	1,5	–	–
Більше350	1,1	1,4	–	–
Косозубчасті і шевроні колеса
6-я фланкірована	£ 350				1,1
Більше350
6-я нефланк. чи 7-я фланк.	£ 350			1,1	1,2
Більше350				1,1
7-я нефланк. чи 8-я фланк.	£ 350			1,1	1,2
Більше350				1,1
8-я нефланкірована	£ 350		1,1	1,3	1,4
Більше350		1,1	1,2	1,3

 

Верхній знак в формулі (6.3) приймається для зовнішнього зачеплення, нижній – для внутрішнього.

При виготовленні зубчатих коліс необхідно забезпечувати 7, 8, в крайньому разі 9 ступінь кінематичної точності по ГОСТ 1463– 81.

Коригування коліс здійснюється в більшості випадків для поліпшення умов роботи зубів, збільшення їхньої міцності, зменшення питомого ковзання й ін. Коригування коліс збільшує вартість їхнього виготовлення, тому його доцільність визначається в кожнім конкретному випадку після техніко-економічного аналізу. Вид корекції, вибір коефіцієнтів коригування і розрахунок кута зачеплення коригованих коліс кривошипних пресів роблять по методиках, викладеним у спеціальній літературі.

Попереднє значення модуля зачеплення m_н визначається по табл. 6.7 у залежності від діаметра корінних опор вала d₀ і ви­би­ра­ється з переважного ряду 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50.

 

Таблиця 6.7

Рекомендовані значення нормального модуля зачеплення

Тип приводу	Характеристика зубчастої передачі	Модуль зачеплення m н
Матеріал колеса
чавун	сталь
Одностороння зубчаста передача	Тихохідна пара	0,1 d 0	0,09 d 0
Швидкохідна пара	0,072 d 0	0,064 d 0
Двохстороння зубчаста передача	Тихохідна пара	0,085 d 0	0,07 d 0
Швидкохідна пара	(0,06–0,08) d 0	(0,05–0,07) d 0

Примітка: менші значення приймаються для пресів з більшим ходом повзуна і для важких з чотириступеневим приводом.