Предел выносливости зуба — наибольшее напряжение, которое материал зуба выдерживает неограниченно долго без усталостного разрушения. Различают контактный (σH lim) и изгибный (σF lim) пределы; они задают базовую прочность зубчатой передачи.
Зуб редуктора разрушается не от одиночной перегрузки, а от усталости — миллионов циклов нагружения. Граница, ниже которой усталость практически не накапливается, называется пределом выносливости. Именно от него отсчитывают допускаемые напряжения, поэтому предел выносливости — фундамент прочностного расчёта передачи.
Предел выносливости — это напряжение, соответствующее горизонтальному участку кривой усталости (кривой Вёлера): при напряжениях ниже него деталь выдерживает неограниченно большое число циклов без разрушения. Для зубьев рассматривают два независимых вида нагружения и два предела:
Оба предела определяют испытаниями и приводят в справочниках и стандартах (ГОСТ 21354, ISO 6336) в зависимости от материала, термообработки и твёрдости поверхности.
Пределы выносливости выражают в мегапаскалях (МПа) и сильнее всего зависят от твёрдости рабочих поверхностей:
| Контактный σH lim, улучшенные стали | ≈ 1,8·HB + 200 МПа |
|---|---|
| σH lim, цементованные (58–63 HRC) | ≈ 1300–1650 МПа |
| Изгибный σF lim | ≈ 300–500 МПа и выше по твёрдости |
| Единицы | МПа |
Термоупрочнение — цементация, азотирование, закалка ТВЧ — резко повышает контактный предел, поэтому нагруженные передачи делают с твёрдыми поверхностями зубьев. При этом изгибная прочность растёт медленнее и требует вязкой сердцевины зуба.
Предел выносливости определяет, какой момент способна передать зубчатая ступень при заданных размерах. Чем выше σlim (за счёт материала и термообработки), тем компактнее и легче редуктор при том же моменте — либо тем больше его запас и ресурс. Для пользователя предел выносливости «зашит» в конструкцию типоразмера: достаточно задать момент, обороты и передаточное число, а материалы и упрочнение зубьев подобраны производителем. Выполнить подбор по параметрам можно в калькуляторе, а готовые серии — в каталоге редукторов.
Предел выносливости работает в паре с коэффициентом долговечности: σlim — прочность при бесконечном ресурсе, а KL позволяет допустить большее напряжение при малом числе циклов. Не путайте предел выносливости (усталость, многократные циклы) с пределом прочности σв и статической прочностью (одиночная перегрузка). Смежные понятия — контактные напряжения, изгибные напряжения, кривая Вёлера, твёрдость HRC. Цилиндрические серии с упрочнёнными зубьями — в разделе цилиндрических редукторов.
Пришлите параметры, фото шильдика или маркировку — инженер рассчитает подбор и пришлёт КП.
Получить расчётЭто наибольшее напряжение, которое материал зуба выдерживает неограниченно долго без усталостного разрушения. Различают контактный предел (сопротивление выкрашиванию поверхности) и изгибный (сопротивление поломке зуба у основания). От него отсчитывают допускаемые напряжения при расчёте передачи.
Контактный предел σH lim характеризует стойкость рабочих поверхностей зубьев к выкрашиванию (питтингу). Изгибный σF lim — стойкость основания зуба к усталостной поломке. Это два независимых вида отказа, каждый со своим пределом; передачу проверяют по обоим.
В первую очередь от твёрдости поверхности и материала. Цементация, азотирование и закалка ТВЧ резко повышают контактный предел, поэтому нагруженные передачи делают с твёрдыми зубьями. Для улучшенных сталей контактный предел ориентировочно равен 1,8·HB + 200 МПа.
Контактный предел улучшенных сталей — порядка 500–800 МПа, а цементованных зубьев твёрдостью 58–63 HRC — 1300–1650 МПа. Изгибный предел обычно составляет 300–500 МПа и выше. Значения приводят в ГОСТ 21354 и ISO 6336 по материалу и твёрдости.
Предел выносливости относится к усталости — многократному циклическому нагружению, и ниже предела прочности. Предел прочности σв характеризует разрушение при однократном нагружении. Зуб чаще выходит из строя от усталости, поэтому расчёт ведут по пределу выносливости.
Чем выше предел за счёт материала и термообработки, тем больший момент передаёт ступень при тех же размерах — редуктор получается компактнее либо с большим запасом. Для пользователя это заложено в типоразмер; достаточно задать момент и обороты в калькуляторе на /podbor.
Предел выносливости зуба — наибольшее напряжение, которое материал зуба выдерживает неограниченно долго без усталостного разрушения. Различают контактный (σH lim) и изгибный (σF lim) пределы, задающие базовую прочность зубчатой передачи.
Предел выносливости выражают в МПа и определяют по ГОСТ 21354 / ISO 6336. Он сильно зависит от твёрдости: для цементованных зубьев σH lim достигает 1300–1650 МПа. Допускаемое напряжение получают с поправками: [σ] = σlim·KL/S. Смежные понятия — коэффициент долговечности, контактные и изгибные напряжения, твёрдость HRC.
| Контактный | σH lim, до 1300–1650 МПа |
|---|---|
| Изгибный | σF lim, 300–500 МПа+ |
| Допускаемое | [σ] = σlim·KL/S |
Материалы и упрочнение зубьев заложены в типоразмер; подбор по моменту и оборотам — в калькуляторе. Цилиндрические серии — в разделе цилиндрических редукторов, весь ассортимент — в каталоге.
