DSCN0569

174 5. Obliczenia wytrzymałościowe projektowe i sprawdzające

wal także siły dynamiczne wewnętrzne i przeciążenia zewnętrzne, gdyż wówczas upraszcza się sprawa wyznaczania wartości współczynników K_u i K_A, które w takim przypadku przyjęlibyśmy równe jedności.

Jeśli brak obiektu pomiarów, to można tworzyć przybliżony obraz obciążeń losowych na podstawie szczegółowej analizy dynamicznej, wprowadzając do niej parametry losowo zmienne i wykorzystując możliwość symulacji przebiegów obciążeń na maszynie cyfrowej.

Z otrzymanego cyklogramu należy z kolei przejść na blokowe widmo obciążeń lub w postaci linii ciągłej, postępując według metody aproksymacji wybranej spośród opisanych w pkt. 3.14. Przykładowy obraz, blokowego widma obciążeń względnych, uporządkowanych malejąco, przedstawiono na rys. 5.4 i 5.5.

W niektórych maszynach obciążenie robocze może zmieniać się w cyklu roboczym w sposób stopniowany schodkowo i wtedy obraz blokowego widma obciążeń będzie podobny do stopniowanego cyklogramu obciążeń.

Rys. S.S. Blokowe widmo obciążeń w metodzie zastępczej liczby cykli zmian naprężeń: a) ograniczenie widma po stronie dużych i małych obciążeń, b) zastępcze widmo obciążeń [N311

Uporządkowane blokowe widmo obciążeń nie stwarza jeszcze wystarczającej podstawy do wyznaczenia trwałości zmęczeniowej, z wykorzystaniem wykresów zmęczeniowych, sporządzanych zazwyczaj dla próbnych (testowych) kół zębatych przy ustalonych przebiegach obciążeń momentem obrotowym. Jeszcze większa rozbieżność i trudność wystąpiłaby, gdybyśmy chcieli korzystać z klasycznych wykresów zmęczeniowych, uzyskiwanych w badaniach znormalizowanych próbek, przy obciążeniach o przebiegach harmonicznych. Biorąc pod uwagę te różnice, należy transformować blokowe widmo obciążeń na obciążenie zastępcze, równoważne pod względem niszczącego skutku zmęczeniowego obciążeniom stopniowanym. Korzysta się tutaj ze szczegółowych metod, opracowanych do obliczeń wytrzymałościowych przekładni stosowanych w określonych branżowo grupach maszynowych. Jeśli brak takich metod, to z konieczności trzeba posłużyć się metodą ogólną, odnoszącą się do przekładni przemysłowych ogólnego zastosowania. Naturalnie, obliczenia sprawdzające prowadzone jnetódą ogólną dla przekładni szczególnego zastosowania należy traktować jako obliczenia uproszczone i przybliżone. Wzory operacyjne i procedurę postępowania przedstawimy tutaj na podstawie projektu normy RWPG [N31].

Zmienne W czasie obciążenia uwzględniamy w obliczeniach wytrzymałościowych, opierając się na metodzie obciążenia zastępczego lub na metodzie zastępczej liczby cykli zmian naprężeń.

5.4.2.I. Metoda obciążenia zastępczego

Do obliczenia eksploatacyjnych naprężeń w zębie przyjmujemy silę obwodową zastępczą, wyznaczoną na podstawie widma obciążeń. Wyróżnimy tu siłę zastępczą do obliczania naprężeń stykowych F, = F_IH oraz do obliczania naprężeń zginających F, = F_lF. Podstawę do obliczania tych zastępczych sił obwodowych stanowi blokowe widmo obciążeń (rys. 5.4). Silę zastępczą traktujemy jako stalą i równoważną pod względem działania zmęczeniowego obciążeniom losowym, które posłużyły do opracowania widma bloko\yego. Te siły zastępcze, wyrażone w niutonach, obliczamy przybliżonymi wzorami:

F_łH = F„«H/^;,

F,f = F, | H

(5.39)

(5.40)

gdzie F_n jest największym obciążeniem blokowego widma obciążeń, q_H i q_F to wykładniki krzywych zmęczeniowych dobierane w zależności od materiałów z labl. 5.6 i 5.14, a ’/i_H i n_F - współczynniki równoważności cyklogramu, obliczane poniższymi wzorami lub dobierane z tabl. 5.5:

(5.41)