Определение эквивалентного числа циклов нагружения. Занятие 2 Содержание: Определение эквивалентного числа циклов нагружения. Выбор материалов ЗК и определение допускаемых напряжений в соответствии с характером нагружения. Изучить: 9. Детали машин и основы конструирования: Учеб./ А. Т. Скойбеда, А. В. Кузьмин, Н. Н. Макейчик; Под общ. ред. А. Т. Скойбеды. – Мн.: Выш. шк., 2006. – 559с.; ил стр. 271-272, 274-283 1 Исходные данные: Заданная долговечность передачи Lh=10 лет Коэффициент использования в течении года кгод =0,6 Коэффициент использования в течении суток ксут =0,5 Таблица1 Вал, i | Частота вращения ni, мин-1 | Мощность Pi, Вт | Крутящий момент Тi, Н·м | 1! | | | 47,6 | | | 7074,3 | 46,4 | | 529,1 | 6831,2 | 123,3 | | 315,3 | 6262,9 | 189,7 | | 210,2 | 5761,9 | 261,8 | Определение эквивалентного числа циклов нагружения. 1 Продолжительность работы редуктора LH = Lh·365·кгод·24·ксут= 10·365·0,6·24·0,5=26280 час 2 В первом приближении, выбираем материал для ЗК (расчет начинаем с наиболее нагруженной передачи Тmax=189,7 Н·м)  Например, Шестерня - сталь 40Х; твердость 44-54 HRC (52) Колесо - сталь 40Х; твердость 44-54 HRC (47) (Вид термообработки- объемная закалка) 3 Перевод HRC и HV в HBстр.277 (номограмма) 4 Определяем базовое число циклов, соотв. пределу выносливости по графику [9], стр.277 (номограмма) 4 Иначе можно эти значения вычислить: NHG1= NHlim1=·30·(HHB)2,4 - шестерня NHG2=NHlim2=·30·(HHB)2,4 - колесо 5 Определяем эквивалентное число циклов нагружений колеса при расчете на контактную прочность KHE=α1 m/2∙β1+ α2 m/2∙β2+ α1 m/2∙β2 NHE1=60∙LH∙n1∙c∙KHE NHE2=NHE1/u1 m=6 - показатель наклона левой ветви кривой усталости при любом виде термообработки стальных и чугунных колес. с- число колес работающих в контакте с рассматриваемым ЗК n – обороты рассматриваемого колеса, мин-1 u1- передаточное число рассматриваемой передачи 6 Рассчитываем коэффициенты долговечности ZN1=(NHlim1/NHE1)1/m, m=6, если NHlim1 (Nб)≥NHE1 Как принять см. [9],стр.279. Должно бытьZN1≤2,6 для однородной структуры материала и ZN2≤1,8 для материала с поверхностным упрочнением (ТВЧ, цементация и т.п.). Если получилось больше этих значений принять их! ZN1=(NHlim1/NHE1)1/m, m=20, если NHlim1 (Nб) ≤NHE1 Должно бытьZN1≥0,75. Если получилось меньше, принять 0,75! Аналогично определяется ZN2. Поясняю, в соответствии с ГОСТ 21354-87 m=6 m=20 Так как испытания нельзя проводить бесконечно большое время, то число циклов ограничивают некоторым пределом, который называют базовым числом циклов. В этом случае, если образец выдерживает базовое число циклов, то считается, что напряжение в нем не выше предела выносливости. Для черных металлов базовое число циклов Nб=107. 7 Рассчитываем допускаемые контактные напряжения по эмпирическим формулам указанным в зависимости от материала и термообработки, [9] стр.278 таб. 10.16 σHlim1=18HRC+150 σHlim2=18HRC+150 {объемная закалка стали 40Х} 8 Вычисляем допускаемые контактные напряжения [σH1]=(σHlim1/SH1)·ZN1·ZR·ZV·ZL·ZX· SH - наименьший коэффициент запаса прочности, приведен в таблице 10.16 Получаем для шестерни : [σH1]=(σHlim1/SH1)·ZN1·0,9; Аналогично вычисляем для колеса [σH2]=(σHlim2/SH2)·ZN2·0,9; 9 Рассчитаем допускаемые напряжения изгиба колеса и шестерни Эквивалентное число циклов нагружений: KFE=α1 m/2∙β1+ α2 m/2∙β2+ α1 m/2∙β2 m=6 - показатель наклона левой ветви кривой усталости для зубчатых колес с твердостью поверхностного слоя -≤ 350 НВ, а также закаленных токами ТВЧ и шлифованных независимо от твердости и термообработки и m=9 для нешлифованных зубчатых колес с твердостью поверхности ≥350НВ NFE1=60∙LH∙n1∙c∙KFE NFE2=NFE1/u1 любом виде термообработки стальных и чугунных колес. с- число колес работающих в контакте с рассматриваемым ЗК n – обороты рассматриваемого колеса, мин-1 u1- передаточное число рассматриваемой передачи 10 Предел выносливостипо изгибуσFlim , выбираем из таб 10.16,[9]стр.278 σFlim1=500 МПа, σFlim2=500 МПа, {объемная закалка стали 40Х} 11 Рассчитываем коэффициенты долговечности по изгибу YN1=(NFG/NFE1)1/m,если значение коэффициента получился меньше единицы, следует принять принять YN1=1. Рекомендуется принимать для всех сталей NFG= 4·106, m=6 - при улучшении, нормализации, азотировании материала ЗК m=9 - при закалке объемной, поверхностной и закалки после цементации. Аналогично определяем YN2 12 Допускаемые изгибные напряжения для шестерни и колеса [σF1]=(σFlim1/SF1)·YN1·YR1·YА1·Yδ1·Yх1 [σF2]=(σFlim2/SF2)·YN2·YR2·YА2·Yδ2·Yх2 SF - наименьший коэффициент запаса прочности при изгибе, приведен в таблице 10.16, [9]стр.278 YR - к-т учитывающий шероховатость переходной поверхности, при Rz=40 и менее : YR=1. YА- к-т учитывающий реверсивный характер работы ЗП (YА= 0,7…0,8). Для нереверсивных передач YА=1(одностороннее приложение нагрузки). Yδ- к-т учитывающий чувствительность материала к концентрации напряжений, можно принять Yδ=1. Yх- к-т учитывающий размеры ЗК Yх=1,05- 0,000125·d d- делительный диаметр колеса в мм, d В первом приближении можно принимать: Yх=1,0…1,02 |