4 Причины неисправности зубчатых колес
При передаче крутящего момента в зацеплении зубчатых колес возникают силы взаимодействия, под влиянием которых в зубьях возникает сложное напряженное состояние. Главное влияние на работоспособность зубчатых зубчатых колес оказывают два основных вида напряжений:
σH-контактные напряжения;H /мм2
σF напряжения изгиба,H /ммгх
Для каждого зуба σH и σF не являются постоянно действующими. Они изменяются во время по некоторому прерывистому близкому к пульсирующему
циклу. Время действия напряжения σF за один оборот колеса равны
продолжительности зацепления одной пары зубьев. Напряжение σH действует еще меньшее время.
Переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев. Все виды разрушения зубьев сводятся либо к поломке зубьев либо к разрушению их контактных поверхностей.
1 Поломка зубьев является наиболее опасным видом разрушения, приводящим к выходу из строя передачи и часто к разрушению других деталей и узлов машины.
Причинами поломок зубьев могут быть:
а) возникновение максимально разрушающей (пиковой) нагрузки ударного или статического действия,
б) повторное приложение нагрузки, достаточной, чтобы вызвать возникновение усталостных явлений и обеспечить их развитие.
в) местная концентрация нагрузки, являющаяся результатом неточностей при изготовлении и сборке передачи или значительных деформациях ее деталей (колес, валов, подшипников, корпусов).
2 Разрушение контактных поверхностей может быть в различных формах:
а) абразивный износ- это разрушение рабочих поверхностей зубьев возникает главным образом в открытых передачах. Они заключаются в истирании зубьев в результате попадания на их рабочие поверхности пыли, грязи, металлических частиц и.д. (играющих роль абразивного материала).
б) заедание. Оно происходит вследствие разрыва масляной пленки или отсутствия смазки при больших удельных явлениях на зубьях. При этом в зоне контакта развивается высокая температура и происходит отрыв частиц материала от поверхностного слоя зуба одного колеса и схватывание с поверхностным слоем зуба другого колеса. В дальнейшем оторванные частицы бороздят по контактным поверхностям зубьев и оставляют на них глубокие следы.
в) выкрашивание. Этот вид разрушения рабочих поверхностей является распространенным для большинства закрытых хорошо смазываемых и защищенных от загрязнения зубчатых колес.
Под влиянием повторного возникновения контактных напряжений в поверхностном слоем зубьев возникают микроскопические трещины.
Эти трещины возникают сначала в зоне, примыкающей к начальным цилиндрам. Под влиянием давления масла, которое выдавливается с большой силой в трещины сопряженным зубом, эти трещины довольно быстро увеличиваются. На определенной глубине, где контактные напряжения небольшие, распространение в толще металла прекращается. Трещины превращают кусочек металла в консольную балочку, которая надламывается в опасном сечении и происходит выкрашивание этого кусочка. В соответствии с физическими явлениями, которые возникают в зубчатых передачах, закрытые передачи рассчитываются на выносливость зубьев по контактным напряжениям и на прочность при воздействии пиковой нагрузки.
Открытые передачи рассчитываются на выносливость зубьев по напряжениям изгиба и на прочность при взаимодействии пиковой нагрузки.
Для цилиндрических зубчатых передач главными параметрами, определяющими размеры зубчатых колес и зубьев, являются межосевые расстояния и модули зацепления. Из этих параметров на величину контактных напряжений оказывает влияние только межосевое расстояние, а на величину напряжений изгиб модуль зацепления.
Поэтому формулы для расчета зубьев на выносливость по контактным
напряжениям выражаются через межосевое расстояние - a w , по напряжениям
изгиба - через модуль - т.
Кинематические схемы зубчатых редукторов представлены на рис. 57, а на рис. 58 показан цилиндрический зубчатый двухступенчатый редуктор.
Рис. 58 Цилиндрический двухступенчатый редуктор: 1-основание; 2-крышка; 3-смотровая крышка; 4- отдушина; 5-грузовые винты; 6-маслоспускная труба; 7-маслоуказатель; 8-крюкидля захвата редуктора; 9-конические штифты
ЛЕКЦИЯ 10