§ 8.5.1. Коэффициент концентрации нагрузки
Коэффициент концентрации нагрузки Концентрация или неравномерность распределения нагрузки по длине зуба связана с деформацией валов, корпусов, опор и самих зубчатых колес, а также с погрешностями изготовления передачи. Поясним это сложное явление на примере, учитывающем только прогиб валов.
На рис. 8.13 изображено взаимное расположение зубчатых колес при деформированных валах в случаях: симметричного ^ср (рис. 8.13, а), несимметричного (рис. 8.13, б) и консольного (рис. 8.13, в) расположения колес относительно опор. Валы прогибаются в противоположные стороны под действием сил в зацеплении.
При симметричном расположении опор прогиб валов не вызывает перекоса зубчатых колес и, следовательно, почти не нарушает распределения нагрузки по длине зуба. Это самый благоприятный случай. При несимметричном и консольном расположении опор колеса перекашиваются на угол у, что приводит к нарушению правильного касания зубьев. Если бы зубья были абсолютно жесткими, то они соприкасались бы только своими концами (см. рис. 8.13, г, на котором изображено сечение зубьев плоскостью зацепления). Деформация зубьев уменьшает влияние перекосов и в большинстве случаев сохраняет их соприкасание по всей длине (рис. 8.13, д). Однако при этом нагрузка перераспределяется в соответствии с деформацией отдельных участков зубьев (рис. 8.13, е). Отношение
где qcp — средняя интенсивность нагрузки.
При прочих равных условиях влияние перекоса зубьев увеличивается с увеличением ширины колес bw, поэтому се ограничивают (см. ниже).
На рис. 8.13 изображено взаимное расположение зубчатых колес при деформированных валах в случаях: симметричного ^ср (рис. 8.13, а), несимметричного (рис. 8.13, б) и консольного (рис. 8.13, в) расположения колес относительно опор. Валы прогибаются в противоположные стороны под действием сил в зацеплении.При симметричном расположении опор прогиб валов не вызывает перекоса зубчатых колес и, следовательно, почти не нарушает распределения нагрузки по длине зуба. Это самый благоприятный случай. При несимметричном и консольном расположении опор колеса перекашиваются на угол у, что приводит к нарушению правильного касания зубьев. Если бы зубья были абсолютно жесткими, то они соприкасались бы только своими концами (см. рис. 8.13, г, на котором изображено сечение зубьев плоскостью зацепления). Деформация зубьев уменьшает влияние перекосов и в большинстве случаев сохраняет их соприкасание по всей длине (рис. 8.13, д). Однако при этом нагрузка перераспределяется в соответствии с деформацией отдельных участков зубьев (рис. 8.13, е). Отношение
где qcp — средняя интенсивность нагрузки.
При прочих равных условиях влияние перекоса зубьев увеличивается с увеличением ширины колес bw, поэтому се ограничивают (см. ниже).
Концентрация нагрузки увеличивает контактные напряжения и напряжения изгиба. Для уменьшения опасности выламывания углов зубьев на практике применяют колеса со срезанными углами (см. рис. 8.13, ж). Если колеса изготовлены из прирабатывающихся материалов (например, стали твердостью (<350 НВ), то концентрация нагрузки постепенно уменьшается
вследствие повышенного местного износа. При постоянной нагрузке передачи приработка зубьев может полностью устранить концентрацию нагрузки. Переменная нагрузка (рис. 8.14, а) сопровождается ступенчатой приработкой зубьев (см. продольное сечение зуба, изображенное на рис. 8.14, б). При ступенчатой приработке концентрация нагрузки снижается лишь частично.
вследствие повышенного местного износа. При постоянной нагрузке передачи приработка зубьев может полностью устранить концентрацию нагрузки. Переменная нагрузка (рис. 8.14, а) сопровождается ступенчатой приработкой зубьев (см. продольное сечение зуба, изображенное на рис. 8.14, б). При ступенчатой приработке концентрация нагрузки снижается лишь частично.