«Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана»

Кафедра «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы»

Домашнее задание

по курсу

«Основы трибологии»

«Расчет на износ и заедание зубчатой пары планетарного механизма бортового редуктора объекта 172»

Выполнили: Киселев А.Д.

Назаров А.И.

Группа: СМ9-103

Преподаватель: Вартанян В.А.

Москва, 2011

Исходные данные.

Характеристики силовой установки:

На режиме максимальной мощности (581,6 кВт) количество оборотов коленчатого вала двигателя – об/мин.

Характеристики бортовой передачи:

Передаточное отношение бортовой передачи =5,454

Количество сателлитов планетарного ряда a=3;

Число зубьев малого центрального колеса ;

Число зубьев сателлита ;

Число зубьев большого центрального колеса ;

Ширина зубчатого венца мм;

Модуль передачи m=9 мм;

Передаточное отношение коробки передач на VII передаче ;

Передаточное отношение гитары ;

Масло – ТСЗП-8;

Вход в зацепление.

Определение момента и угловой скорости вращения зубчатых колес передачи.

Момент на валу двигателя в режиме максимальной мощности:

Момент на малом центральном колесе бортового редуктора:

Угловая скорость вращения малого центрального колеса:

Угловая скорость вращения водила:

Относительная угловая скорость вращения МЦК :

Угловая скорость вращения сателлита:

Определение суммарной скорости и скорости скольжения.

Радиусы при износе при пересопряжении из двухпарного зацепления в однопарное зацепление:

мм; мм.

Скорости скольжения в расчетной точке:

м/с;

м/с;

Скорость скольжения:

Суммарная скорость:

Коэффициент

Расчет на заедание

Недопустимый аварийный вид износа, сопровождаемый выносом металла одного или обоих тел из зоны контакта, высоким тепловыделением, вибрацией и шумом. Относится к мгновенной форме отказа и различают два вида – заедание 1-го рода (холодный задир) и заедание 2-го рода (грячий). Рассмотрим расчет на контактно – гидродинамический критерий заедания.

Основная гипотеза – для каждого сочетания эксплуатационных параметров существует своя минимально допустимая толщина масляной пленки, при уменьшении которой начинаются необратимые процессы, приводящие к заеданию

Жидкость – Ньютоновская, т.е. течение смазки в зазоре – ламинарное, тела – упругие, шероховатые, толщина смазывающего слоя много меньше линейных размеров контактируемых тел.

Наиболее опасными точками по заеданию являются точка входа и выхода из зацепления, где скорости скольжения максимальны. Но экспериментально установлено, что из-за упругости зубьев и кромочного удара наиболее опасные точки по заеданию смещены на 0,3m от ножки и головки зуба в сторону полюса.

В общем случае критерий имеет вид:

Т.к. заедание происходит при нестабильных термодинамических процессах, то толщину масляной пленки для неизотермического режима, представив в виде безразмерного комплекса, можно получить критерий заедания в следующем виде:

– физико-химический параметр смазки, характеризующий возможность смазки противостоять заеданию. Физический смысл параметра K заключается в том, что он показывает, во сколько раз толщина смазочного слоя может быть меньше приведенной шероховатости на данном режиме работы для нормальной работы зубчатой передачи.

Для масла ТСЗП-8:

c = 0,5

Приведенный радиус при заедании:

,

Температура поверхности:

где – температура смазки;

Определение погонной нагрузки:

Полуширина герцевского контакта:

Кинематическую вязкость в контакте находим с помощью уравнения Вольтера:

Для масла ТСЗп-8: ;

Тогда

Контактные напряжения в расчетной точке определяются по формуле:

Определение температуры вспышки.

Заедание возможно лишь при непосредственном контакте трущихся поверхностей. В смазываемых зубчатых передачах это может иметь место при общем повышенном нагреве передачи из-за недостаточного отвода тепла или повышенного трения, при местных повышениях температуры в зонах контакта (температурных вспышках) и при пластических деформациях под действием больших контактных нагрузок. При этом смазка утрачивает свои адсорбционные свойства и оттягивается из зоны контакта.

Коэффициента трения скольжения:

Где для масла ТЗСп-8;

Примем твердость поверхности НВ=60. Тогда в системе СИ

Теплопроводность материала колес:/

Плотность материала колес:

Теплоемкость материала колес:

Температура вспышки:

Температурный коэффициент смазки:

Центр эксперимента (напряжения) ;

;

Определение динамической вязкости в контакте.

Уравнение Петрусевича:

Уравнение Ролланда:

где ; показатели степеней: , ;

Получаем

Тогда из уравнения Петрусевича определяем:

Проверка критерия заедания.

Соотношение макро и микро профилей:

Где - приведенная шероховатость.

Несущую способность гидродинамического клина характеризует соотношение:

Пьезовязкостные характеристики контакта:

Генерация тепла в контакте распределение его между контактирующими телами:

Где – критерий Пекле:

Где - температуропроводность.

Теплопроводность смазки

Показатель степени для планетарного механизма с хорошим теплоотводом

В итоге получаем:

Следовательно заедания зубьев не происходит.

Расчет на износ.

Наиболее опасная точка по износу – это точка пересопряжения из двухпарного в однопарное зацепление, где происходит скачок контактного напряжения.

Для оценки износа будем использовать критерий интенсивности изнашивания:

Показатели степени: ; – для масла ТСЗп-8.

Интенсивность износа определяем для двух случаев – для стадии приработки - , которая характеризуется высокой интенсивностью износа, и интенсивность износа после стадии приработки - .

Для неизотермического режима смазывания зависимость для толщины КГД имеет вид:

Граничная толщина масляного слоя:

Для приработанных поверхностей: ; для неприработанных: :

Интенсивность после приработки -

До приработки

Определение ресурса.

Примем допустимую глубину изнашивания цементированного слоя [h]=0,8 мм.

Количество циклов нагружения:

Ресурс солнечной шестерни:

Ресурс сателлита:

Ресурс работы планетарной коробки передач составляет 800 часов. Ресурс шестерен планетарного редуктора бортовой передачи не должен быть меньше работы коробки передач. При сравнении необходимо учитывать распределение нагрузок по передачам и распределение работы редуктора на каждой из передач в течение всего заданного ресурса. Однако расчет производился только для седьмой передачи. Ресурс коробки передач для пятой передачи составляет примерно 10% от всего ресурса, т.е. 80 часов, полученное значение ресурса для солнечной шестерни и сателлита позволяет говорить о наличии запаса по износу рабочих поверхностей этих зубчатых колес.

Полученное значение толщины контактной составляющей гидродинамической смазки - имеем щадящий режим трения.