Контактные напряжения и контактная прочность

Контактные напряжения образуются в месте соприкосновения двух тел в тех случаях, когда размеры площади касания малы по сравнению с размерами шеи. Если значения контактных напряжений больше допускаемого, то на поверхности детали появляются вмятины, раковины, трещины.

Рассмотрим два цилиндра с параллельными осями. До приложения удельной нагрузки q – цилиндры соприкасались по линии. После приложения нагрузки контакт – по узкой площадке. При этом точки максимальных контактных напряжений расположены на продольной оси симметрии контактной площадки. Значения этих напряжений вычисляются по формуле:

Для конструкционных материалов коэффициент Пуассона находится в интервале µ = 0,25 ÷ 0,35.

Поэтому, приняв µ = 0,3 получают:

- приведённый модуль упругости; E₁ и E₂ – модули упругости цилиндров 1 и 2.

- приведённый радиус кривизны.

Данная формула справедлива не только для круговых цилиндров, но и для любых других цилиндров.

При вращении цилиндров под нагрузкой отдельные точки их поверхностей периодически нагружаются и разгружаются, а контактные напряжения изменяются в этих точках по отнулевову циклу. Каждая точка нагружается только в период прохождения зоны контакта и свободное время оборота цилиндра. Переменные напряжения вызывают усталость поверхностных слоев цилиндров.

При передачи крутящего момента в зацеплении кроме нормальной силы, действует сила трения F_тр = F_n·f связанная со скольжением. Под действием этих сил зуб находится в сплошном напряженном состоянии. Решающее влияние на его работоспособность оказывает два основных напряжения: контактное напряжение σ_H и напряжение изгиба σ_F. Переменные напряжения являются причиной разрушения зубьев.

Поломка зубьев – связана с напряжениями изгиба.

Различают два вида поломки:

1. поломка от больших перегрузок удароного или статического действия;

2. усталостная поломка – вследствие действия переменных напряжений в течении длительного промежутка времени.

Общие меры предупреждения – увеличение модуля, положительное смещение при нарезании зубьев, термообработка, наклёп, уменьшение концентрации нагрузки по краям (жёсткие валы, зубья со срезанными углами).

Дата добавления: 2014-01-20