Режимы нагружений и их учет в расчетах на выносливость

Режим нагружений передачи. Характеризуется циклограммой (рис. 7.1), где представлены в порядке убывания вращающие моменты , действующие в течение отработки заданного ресурса . Циклограмма моментов позволяет определять – продолжительность действия моментов, больших , и – продолжительность действия момента .

Не предусмотренные в процессе эксплуатации пиковые моменты являются кратковременно действующими (единичными) и не учитываются в расчетах на выносливость. Более того, вследствие неопределенности их значений они не всегда указываются в циклограмме.

Рис. 7.1. Циклограмма моментов

Статистический анализ нагруженности машин различных типов показал, что при всем многообразии циклограмм моментов (нагрузок) их можно свести к нескольким типовым, если при построении циклограмм использовать относительные координаты и .

Для большинства современных машин характерны, кроме постоянного 0, пять переменных типовых режимов нагружения (рис. 7.2):

тяжелый I - для зубчатых передач горных машин;

средний равновероятностный II и нормальный III - для транспортных машин;

легкий IV и особолегкий V - для универсальных металлорежущих станков.

Расчет по эквивалентным циклам. В расчетах на выносливость переменный режим нагружений заменяют эквивалентным (по усталостному воздействию) постоянным режимом с нагрузкой и ресурсом , где – наибольший вращающий момент, а – эквивалентное число циклов.

Рис. 7.2. Типовые режимы нагружения: 0 - постоянный; I - тяжелый; II - средний равновероятностный; III - средний нормальный; IV - легкий; V - особолегкий

Замену переменного режима эквивалентным постоянным осуществляют на основе гипотезы линейного суммирования усталостных повреждений.

В расчетах на контактную выносливость переменность режима нагружений учитывают при определении коэффициента долговечности (см. табл. 6.2): вместо назначенного ресурса , в формулу для подставляют эквивалентное число циклов . В расчетах на выносливость при изгибе для определения коэффициента долговечности вместо подставляют эквивалентное число циклов :

, ,

где , – коэффициенты эквивалентности по циклам, учитывающие тип режима нагружений и характер накопления повреждений, т.е. принятый в расчетах способ суммирования повреждений. Для типовых режимов нагружений значения и приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Значения коэффициентов эквивалентности , .

Номер режима (см. рис. 7.2)		*
0 - постоянный
I - тяжелый	0,500	0,300 / 0,200
II - средний равновероятностный	0,250	0,143 / 0,100
III - средний нормальный	0,180	0,065 / 0,036
IV - легкий	0,125	0,038 / 0,016
V - особолегкий	0,063	0,013 / 0,004
Примечание: * В числителе при = 6, а в знаменателе при = 9.

В общем случае их значения вычисляют по формулам:

, .

где , – корректирующие коэффициенты; – показатель степени кривой усталости.

Обычно полагают, что суммированию подлежат все моменты циклограммы нагружений, а также = = 1, что идет в запас прочности.