Коэффициенты перегрузки при расчёте зубчатых передач по контактным напряжениям и на изгиб.

При расчёте зубчатых передач следует иметь в виду, что в реальные передачи при номинальных нагрузках в действительности почти никогда не работают. Всегда следует учитывать возможность увеличения нагрузок во время работы и расчётные значения нагрузок брать несколько выше номинальных значений. Причём такое увеличение может возникать по разным причинам. Эти причины одинаковы как для контактных напряжений, так и для изгибных, хотя численно коэффициенты перегрузки вычисляются различными способами.

Коэффициент перегрузки по контактным напряжениям можно записать так:

Коэффициент перегрузки по изгибным напряжениям записывается следующим образом:

Здесь буква H по первой букве фамилии Генриха Герца (Hertz), а F от английского Foot (ступня) или Foundation (основание, фундамент) или Fatigue (усталость). Физическая природа этих коэффициентов одна и та же, хотя вычисляются они для контактных и изгибных нагрузок, естественно по-разному.

1. K_A – коэффициент т.н. “внешней динамики”, то есть зависящий от внешних динамических нагрузок. Его природа такая же, как у коэффициента запаса прочности при расчётах по сопромату. Он учитывает возможные возрастания нагрузки на передачу в течение работы из-за неравномерности внешней нагрузки. Например, неровная дорога, увеличение скорости автомобиля и т.п.

2. K_V – скорости или коэффициент внутренней динамики. Он зависит от скорости работы передачи. Очевидно, на этот коэффициент влияет точность изготовления зубчатых колёс и передач. Ведь чем точнее изготовлена передача, тем лучше, т.е. равномернее её ход и тем лучше она работает. Значит меньше дополнительные нагрузки, возникающие в результате повышения скорости.

3. K_β – как следует из обозначения этот коэффициент зависит от угла наклона зуба β. Для прямозубых передач он близок к единице, а для косозубых вычисляется по соответствующим формулам. Следовательно, он учитывает неравномерность распределения нагрузки по ширине зуба.

4. K_α – этот коэффициент, естественно зависит от угла зацепления α и учитывает неравномерность распределения нагрузки между зубьями при передаче усилий с шестерни на колесо.

В учебниках и справочниках эти коэффициенты вычисляются по сложным формулам и номограммам, которые учить к экзамену, разумеется, нет необходимости. Однако, физический смысл и обозначение каждого из этих коэффициентов знать необходимо, тем более, что и запоминаются они достаточно легко, для чего и служат их обозначения.

В практических расчётах при выполнении расчётно-графических работ их применять также не обязательно, так как там для студентов предлагается упрощённая методика вычисления расчётных нагрузок. Тем более, что и точность вычислений по такой методике вполне достаточна. Однако, если кто-то захочет добровольно учесть все эти коэффициенты, он сможет это сделать самостоятельно воспользовавшись учебником Д.Н.Решетова. Сделать это нетрудно, только немного увеличится объём работы.