DSCN0568

172 5. Obliczenia wytrzymałościowe projektowe i sprawdzające

żeń. to w przypadku przegrzania uzębienia w styku zębów każde przeciążenie temperaturowe może doprowadzić z miejsca do zatarcia i gwałtownego zniszczenia przekładni. Z tego też powodu oraz w cełu uwzględnienia ryzyka wynikającego z niedoskonałości metody obliczeniowej wymagany współczynnik bezpieczeństwa na zatarcie powinien przybierać większe wartości niż w przypadku nacisków stykowych i zginania zębów. Zwykle przyjmuje się S_Bmin = 1,8 -f-2,5.

Szczegółowe wzory operacyjne do obliczeń sprawdzających ze względu na zatarcie przedstawione są w pkt. 5.5.

5.4. Obliczenia sprawdzające 5.4.1. Uwagi ogólne

W poprzednich punktach przedstawiono podstawy obliczeń wytrzymałościowych oraz ogólne zasady sprawdzania trwałości uzębień. Do obliczeń szczegółowych potrzebne są metody i wzory operacyjne. W obszernej literaturze technicznej tego przedmiotu można znaleźć wiele takich metod, opartych na analizie teoretycznej, badaniach laboratoryjnych oraz na doświadczeniu eksploatacyjnym i praktyce projektowej w różnych grupach i branżach maszynowych. Duża różnorodność tych metod oraz różne w nich podejścia do wyznaczania miejsca i wartości naprężeń krytycznych w zębie i różne modele matematyczne zjawisk występujących w zazębieniu mogą wprawić w zakłopotanie mniej doświadczonego konstruktora.

Jak w wielu innych dziedzinach budowy typowych maszyn i zespołów, tak i w budowie przekładni zębatych dąży się do normalizacji metod obliczeń sprawdzających, według których można by sprawdzić umownie, w sposób jednoznaczny, trwałość uzębienia lub jego obciążalność. Jeśli jakaś norma jest obowiązująca w danym kraju, to produkowane tam wytwory muszą spełniać warunki podane w przepisach normalizacyjnych. Obowiązująca norma może narzucać metodę sprawdzania wytrzymałości przekładni i nie pozwalać na arbitralne wyznaczanie, czy też interpretowanie, stanów obciążenia i naprężenia. Norma może też być czasem wydana jako zalecana do stosowania.

W Polsce nie ma jeszcze normy na obliczenia sprawdzające kół zębatych i wobec tego obliczenia takie przeprowadza się najczęściej według metod podawanych w podręcznikach lub według obcych norm, najczęściej DIN i ISO, a czasem także według zaleceń i norm zakładowych. W ramach prac normalizacyjnych RWPG był opracowany projekt norm w przedmiocie wytrzymałościowych obliczeń kół zębatych [31], a podana tam metoda była zgodna w dużym zakresie z normami DIN i ISO. Wszystkie te normy podają wzory, wykresy i tablice pomocnicze do wyznaczania parametrów i współczynników występujących w obliczeniach, z tym że ISO i DIN podają na ogół kilka metod oznaczonych A, B, C i D, o różnym stopniu szczegółowości lub uproszczenia. W zależności od przeznaczenia przekładni i zało-

żeń projektowych konstruktor może wybrać mniej lub bardziej dokładną metodę. Wszystkie te normy dopuszczają też wprowadzenie własnych wartości niektórych parametrów, jeśli ich wiarygodność może być udowodniona. Pełny, obszerny opis metod podawanych w normie ISO znajdzie czytelnik w pracy [69].

5.4.2. Widmo obciążeń i obciążenie zastępcze

Siła nominalna F, wyznaczona wzorem (3.10) może być uznana za miarodajną w obliczeniach wytrzymałościowych wówczas, gdy obciążenie eksploatacyjne jest w przybliżeniu stałe, czyli Tj_i2 w const. Częściej mamy do czynienia z obciążeniami zmiennymi, co zostało opisane w pkt. 3.14 i 3.15. W sytuacji obciążeń losowo zmiennych pojawia się problem wyznaczenia obciążenia zastępczego i są różne podejścia do jego rozwiązania. Tutaj przedstawimy procedurę przyjmowaną w projekcie normy RWPG [31].

Najbardziej wiarogodny obraz o.bciążeń uzyskuje się w wyniku pomiarów i ciągłej rejestracji obciążeń rzeczywistych w wybranym reprezentatywnym okresie pracy maszyny. Korzystnie byłoby, gdyby taki obraz obciążeń (cyklogram) ujmo-

Rys. 5.4. Blokowe widmo obciążeń w metodzie obciążenia zastępczego, a) pełne widmo obciążeń względnych uporządkowanych malejąco, b) zastępcze widmo obcięte na granicy N^_m [N31]