Способ определения удельной контактной нагрузки в зубчатой передаче

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях зубчатых колес на контактную усталость . Целью изобретения является повышение точности за счет учета особенностей распределения контактного напряжения при циклическом нагружении, Шестерню с зубьями различной ширины, выбор величины крутящего момента осуществляют при среднем контактном давлении, равном 1585 МПа, нагружение осуществляют в течение 63100 оборотов шестерни из исследуемого материала, а коэффициент нагрузки определяют по отличию ширины зуба, у которого в результате нагружения выкрашивание распространилось на 2% площади его активной боковой поверхности, от средней ширины зуба. Отношение средней ширины зуба к максимальной ширине равно 0.874. 1 з.п.флы. Ё

СОК)3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777228/28 (22) 14,11.89 (46) 30.04.92. Бюл. N 16 (71) Одесский институт инженеров морского флота (72) Н.B,Îëåéíèê и В.М.Бессараб (53) 690,178 (088.8) (56) Розанов Б.В. и др. Экспериментальное определение контактных давлений. Вестник машиностроения,1978, ¹ 11, с.27-28.

Авторское свидетельство СССР

N 1601537, кл. F 16 Н 55/08, 1988. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ

КОНТАКТНОЙ НАГРУЗКИ В ЗУБЧАТОЙ flEРЕДАЧЕ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испыИзобретение относится к машиностроению и может быть использовано при испытаниях зубчатых колес на контактную усталость.

Известен способ определения удельной контактной нагрузки в зубчатой передаче, заключающийся в том, что к передаче, содержащей шестерню из исследуемого материала с твердостью не более 350 НВ, прикладывают крутящий момент и опреде- ляют среднее значение удельной контактной нагрузки в процессе ее вращения и коэффициент нагрузки, по которым судят об удельной контактной нагрузке.

Недостатком способа является низкая точность, обусловленная тем, что не учитываются особенности распределения контактного напряжения при циклическом нагружении.

„„5U „„1730561 Al таниях зубчатых колес на контактную усталость. Целью изобретения является повышение точности эа счет учета особенностей распределения контактного напряжения при циклическом нагружении. Шестерню с зубьями различной ширины, выбор величины крутящего момента осуществляют при среднем контактном давлении, равном 1585

МПа, нагружение осуществляют в течение

63100 оборотов шестерни из исследуемого материала, а коэффициент нагрузки определяют по отличию ширины зуба, у которого в результате нагружения выкрашивание распространилось íà 2% площади его активной боковой поверхности, от средней, ширины зуба. Отношение средней ширины зуба к максимальной ширине равно 0,874. 1 з.ll.ôлы.

Целью изобретения является повышение точности за счет учета особенностей распределения контактного напряжения при циклическом нагружении.

С указанной целью используют шестерню с зубьями различной ширины, выбор величины крутящего момента осуществляют при среднем контактном давлении, равном

1585 МПа, нагружение осуществляют в течение 63100 поворотов шестерни из исследуемого материала, а коэффициент нагрузки определяют по отличию ширины зуба, у которого в результате нагружения выкрашивание распространилось на 27ь площади его боковой поверхности, от средней ширины зуба.

При испытании используют шестерню с отношением средней ширины зуба к максимальной ширине, равном 0,874.

1730561

Изобретение осуществили при испытании прямозубой зубчатой передачи; состоящей из шестерни из исследуемого материала (стали 40Х ГОСТ 4543-71, улучшенной до твердости 340 Н В) с числом зубьев Z = 22 и сопряженного с ней колеса с 78-ю зубьями. Модуль зубчатых колес составлял

2,5 мм. Шестерня была выполнена с переменной шириной зубьев, изменявшейся от зуба к зубу от масимального значения Ь = 42,4 мм до минимального Ьмин = 31,6 мм с шагом Л b = (Ь вЂ” Ьмин)/(Z — 1) = (42,4—

31,6)/(22 — 1) = 0,51 мм. Среднее расчетное значение ширины зубьев шестерни составляло bm = (b+ Ьм н)/2 = 37,0 мм. По формуле (32) ГОСТ 21354-87 осуществили выбор величины крутящего момента, при котором контактное давление в зацеплении зубьев шириной Ьп составляет 1585 МПа. Крутящий момент составил 1960 Н м.

Нагружение сопряженных зубчатых колес осуществили в течение 63100 поворотов шестерни из исследуемого материала, после чего определили, на какой ширины зубе шестерни контактное выкрашивание распространилось на 2% площади его боковой поверхности. Ширина указанного зуба составила Ь = 39,1 мм, а удельная окружная сила в зацеплении его с зубьями сопряженного колеса — NHt = 2 Т/Ь . d = 2 1960

10 /39,1 55 = 1812 Н/мм, где d = m Z = 2,5 22

= 55 мм — делительный диаметр шестерни из исследуемого материала. Коэффициент нагрузки определили по отличию ширины зуба

Ь от ширины bm

К í,- Ь /bm = 39,1/37,0 =.1,057 и учитывали при расчете зубчатых передач, состоящих из колес иэ данного исследуемого материала путем подстановки в левую часть условия контактной прочности

Oll = ITH % щ S (ТН Р, где ой,oH,стнг — соответственно фактические (опытные), расчетные (т.е. определенные по формуле Герца, например, в упоминавшейся выше формуле (32) ГОСТ 21354-87) и допускаемые контактные напряжения.

При проведении указанных испытаний учитывали, что существование линейной зависимости между параметрами — угловым

qH и начальной| абсциссой Сн — левых {расположенных левее точки перелома предела выносливости) участков кривых контактной усталости в виде

Сн =а цн+Р. - (1) где а,P — коэффициенты; для кривых, построенных при выкрашивании в размере

2% а- 3,2,Р =4,8, означает, что указанные участки кривых, имеют общую точку с координатами: долговечность N = 1(Р = 10

4Я

Ьмин= be 1,5= bm! 1,5=0,874 bm, н/2 6/2! (2) 30

Ь=ч" 1 5 bm= 1 5bm=1,145bm (3)

При расчете ширин зубьев шестерни из исследуемого материала по указанным формулам получение зуба со степенью выкра.шивания, равной 2%, гарантировано с учетом естественного разброса свойств ма35 териала шестерни. 8 связи с тем, что при таком расчете получают

4» Ьв Ьмин = bm 0,874 Bm = 0,126 bm =

1,145 bm — bm = 0,145 bm, то принимают

Ьмин = (1-0,145).bm = 0,855 bm = 0,855 (0,874 Ь) = 0,747 b;

45 Если параметр qH априорно известен, его подставляют в формулы (2) и (3) вместо .ч

Формула изобретения

1. Способ определения удельной кон50 тактной нагрузки в зубчатой передаче, заключающийся в том, что к передаче, содержащей шестерню из исследуемого материала с твердостью не более 350 НВ, прикладывают крутящий момент и определяют

55 среднее значение удельной контактной нагрузки в процессе ее вращения и коэффициент нагрузки, по которым судят об удельной контактной нагрузке. отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем

63 1 тыс. циклов и напряжение дн = 10

10 = 1585 МПа. Коэффициент корреляции зависимости (1) близок к единице, следовательно указанные координаты могут быть определены с высокой степенью точности.

Поскольку долговечность 1Ф превышает границу мало- и многоцикловой усталости

10 зубьев зубчатых колес твердостью до 350

НВ, равную 50 тыс. циклов, то нагружением зубчатого колеса с переменной шириной зубьев при укаэанной долговечности можно установить, в зацеплении какого из этих

15 зубьев с сопряженным колесом (с зубьями неизменной ширины) контактное напряжение составляло 1 0 МПа.

При назначении соотношения максимальной и минимальной (следовательно, и средней) ширин зубьев шестерни из исследуемого материала исходили из естественного разброса(1,5-2,0) свойств последнего и из усредненного для зубьев с твердостью, не превышающей 350 НВ, углового параметра кривых контактной усталости, равногп шести, Тогда, исходя из формулы Герца, . соотношение ширин составляет

1730561

Составитель В.Бессараб

Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Редактор Н.Горват

Заказ 1509 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 учета особенностей распределения контактного напряжения при циклическом нагружении, используют шестерню с зубьями различной ширины, выбор величины крутящего момента осуществляют при среднем контактном давлении, равном 1585 МПа, нагружение осуществляют в течение 63100 поворотов шестерни из исследуемого материала, а коэффициент нагрузки определяют по отличию ширины зуба, у которого в результате нагружения выкрашивание распространилось на 2 площади его боковой поверхности от средней ширины зуба.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что используют шестерню с отношением средней ширины зуба к максимальной ширине 0,874, 10