Dopuszczalne naprężenia

Z poprzednich rozważań wynika jasno, że naprężenia dopuszczalne stosowane w obliczeniach wytrzymałościowych uzębienia zależą nie tylko od własności fizycznych materiału, ale również i od metody obliczania naprężeń, a zwłaszcza od sposobu określenia odpowiedniego wskaźnika wytrzymałości zębów. Ponadto przy określaniu naprężeń dopuszczalnych współczynnik bezpieczeństwa powinien być tak dobrany, aby kompensował możliwie wszystkie czynniki nie uwzględnione w obliczeniach. Powyższe odnosi się zarówno do obliczeń zębów na docisk, jak i do obliczeń zębów na zginanie.

Jeśli chodzi o wielkość dopuszczalnych naprężeń na zginanie zębów, to zależą one w zasadzie od wytrzymałości zmęczeniowej materiału zębów na zginanie. Różnice, jakie zachodzą między wytrzymałością zmęczeniową materiału, określoną za pomocą pulsatora, i wartością dopuszczalnego naprężenia, zależą od sposobu obciążenia oraz od kształtu powierzchni przejściowej u podstawy zęba. Ta ostatnia decyduje bowiem o stopniu spiętrzenia naprężeń wskutek działania karbu.

Jako funkcja liczby obciążeń dopuszczalne naprężenie na zginanie zęba kg, podobnie jak wytrzymałość zmęczeniowa materiału, przedstawia się w układzie logarytmicznym względnie w układzie podwójnie logarytmicznym jako linia łamana (rys. powyżej). Pochyla gałąź tej linii charakteryzuje tzw. ograniczoną wytrzymałość na zmęczenie dla określonej liczby cykli, a gałąź równoległa do osi odciętych — tzw. trwałą wytrzymałość zmęczeniową. Z wykresu tego wynika, że dla bardzo krótkotrwałych przekładni, dopuszczalne naprężenie można przyjąć wyższe, przy czym wielkość jego zależy od przewidywanej trwałości przekładni, wyrażonej w liczbie wahnięć obciążenia. Na ogół jednak, jak to już wcześniej wyjaśniono, korzysta się z trwałej wytrzymałości zmęczeniowej i tylko ona zazwyczaj bywa podawana w tabelach naprężeń dopuszczalnych.

Podobnie sytuacja przedstawia się z naprężeniami dopuszczalnymi na docisk. Umowne naprężenia na docisk zależą nie tylko od odporności materiału zębów na wżery zmęczeniowe, ale i od sposobu określenia wskaźnika wytrzymałości zębów na docisk, od stopnia spiętrzenia obciążenia zębów, od gładkości zębów i wreszcie od warunków pracy zazębienia, a więc przede wszystkim od prędkości poślizgu zębów i od temperatury pracy przekładni.

Odporność materiału na wżery zmęczeniowe, jak to wynika z analogii do ściskania walców (co potwierdzają zresztą doświadczenia prowadzone na maszynach rolkowo-tarczowych), jest ściśle zależna od wytrzymałości materiału na rozciąganie. Jak wynika z porównania wzorów, naprężenia umowne na docisk są proporcjonalne do kwadratu naprężeń ściskających, obliczanych wg wzorów Hertza.