Виды разрушения передач
3.4 Виды разрушения передач
3.4.1 Условия работы зуба в зацеплении
При работе зубчатой передачи (рис. 3.2) в зоне контакта сопряженных профилей зубьев действует нормальная сила Fn,направление которой на ведущем колесе противоположно направлению его движения, а на ведомом совпадает с направлением его движения. Нормальная сила Fn на активных поверхностях зубьев вызывает контактные напряжения σH, а в сечениях зубьев изгибные напряжения σF. Эти напряжения изменяются по некоторому прерывисто-периодическому циклу, что обусловливает усталостный характер разрушения зубьев. Как видно из рис. 3.2, сила Fn направлена по линии зацепления, вследствие чего угол зацепления αω можно также назвать углом давления, так как это угол между направлением вектора нормальной силы и вектором окружной скорости V.
Рис. 3.2
При оценке условий работы передачи следует также учитывать возможные кратковременные перегрузки статического или ударного характера. Кроме того, при работе передачи наблюдается скольжение профилей зубьев друг по другу, что вызывает появление силы трения Fтр = Fn f3.
В связи с изложенным в практике эксплуатации зубчатых передач наблюдаются следующие основные виды разрушения зубьев.
3.4.2 Виды разрушения зубьев
Рекомендуемые материалы
3.4.2.1 Разрушения зубьев, обусловленные действием напряжений изгиба
Представлены на рисунке 3.3, а): излом от больших перегрузок ударного или даже статического действия; усталостный излом от действия переменных напряжений в течение сравнительно длительного срока службы. Общие меры предупреждения излома зубьев – увеличение модуля и проведение мероприятий по снижению концентрации напряжений в переходной части ножки зуба.
Рис. 3.3
3.4.2.2 Разрушение активной поверхности зубьев
В лекции "1 Защита от радиационного загрязнения биосферы" также много полезной информации.
Это явление обусловлено действием контактных напряжений и силы трения. Рассмотрим основные виды этих разрушений.
Усталостное выкрашивание (рис. 3.3, б) является наиболее частой причиной выхода из строя колес закрытых передач, работающих в условиях непрерывного смазывания погружением. Выкрашивание начинается обычно вблизи полюсной линии на ножке зуба, где нагрузка передается одной парой зубьев, а скольжение и перекатывание зубьев направлены так, что смазочное масло запрессовывается в трещины и способствует дальнейшему выкрашиванию частиц металла. В передачах, зубья которых имеют невысокую твердость (НВ < 350), наблюдается ограниченное или начальное выкрашивание, связанное с приработкой зубьев. При высокой твердости зубьев (НВ > 350) явление ограниченного выкрашивания обычно не наблюдается. Здесь образовавшиеся раковины быстро растут вследствие хрупкого разрушения их краев.
Абразивное изнашивание (рис. 3.3, в). Это изнашивание зубьев колес, происходящее вследствие попадания в зацепление пыли, продуктов изнашивания и т. д. При этом первоначальный эвольвентный профиль зубьев искажается, уменьшается их поперечное сечение, увеличивается боковой зазор в зацеплении, возникают динамические нагрузки и шум. Этот процесс обычно заканчивается изломом зубьев. Такой вид изнашивания наиболее характерен для открытых передач.
Заедание (рис. 3.3, г) наблюдается в тяжело нагруженных передачах. В результате большого давления происходит разрыв масляной пленки вследствие повышения температуры и уменьшения вязкости смазочного материала и схватывание металла. При этом образуются задиры на активных поверхностях зубьев в направлении их скольжения.
Общими мерами предупреждения разрушения активных поверхностей зубьев являются повышение их твердости, повышение степени точности (особенно по норме контакта зубьев) и применение смазочных материалов с повышенной вязкостью и химически активными присадками.
Учитывая возможные виды разрушения зубьев колес, ГОСТ предусматривает их расчет на контактную усталость активных поверхностей, расчет на усталость при изгибе и расчет на прочность активных поверхностей зубьев. Расчет на контактную усталость активных поверхностей зубьев получил широкое распространение, так как он, как показала практика, в какой-то мере предупреждает и другие виды разрушения зубьев. В связи с этим излагаются только расчет на усталость активных поверхностей и расчет на усталость зубьев при изгибе.