Виды разрушений зубьев

2.1. Поломка зубьев (из-за перегрузок ударного или статического действия, усталость материалов). Поломки связаны – концентрация нагрузки по длине зуба, деформация валов, износ зубьев, ввод в зацепление на ходу передвижения шестерни.

2.2. Усталостные выкрашивания поверхностных слоев (ограниченное и прогрессирующие) – расчет на поверхностную выносливость. Усталостное разрушение (вогнутая форма на теле колес) – расчет на изгиб.

2.3. Абразивный износ (повышение динамических нагрузок, шума, ослабление зуба, поломка)

2.4. Заедание зубьев – местное молекулярное сцепление контактирующих поверхностей в условиях разрушения смазочной пленки. Наибольшее сопротивление заеданию – теплостойкие стали ВХ3НМ2Ф, 20Х3НВФА, 16Х3НВФМ5.

2.5.Повреждение торцов зубьев.

2.6.Пластические течения материала (при больших силах трения и низкой твердости материала).

2.7.Погрешность изготовления, шлифовочные прижоги, трещины, остаточные напряжения

3. Сведения о контактных напряжениях.

Возникают при взаимодействии тел, размеры площади контакта которых малы по сравнению с размерами самих соприкасающихся тел. Контакт при перекатывании в передачах и опорах качения происходит по малым площадкам (начальный контакт по линии или точке), вследствие чего в поверхностном слое возникают высокие напряжения

Материал в районе этой площадки испытывает объемное напряженное состояние (исследованиями занимался физик Герц (Hertz).В его честь контактные напряжения обозначаются с индексом Н:σ_Н. Под действием прижимающей силы вследствие упругих деформаций цилиндров первоначальный контакт по линии переходит в контакт по прямоугольной площадке шириной 2а. Размеры площадки и возникающие нормальные напряжения σ_Ĥ зависят от нагрузки F_n упругих характеристик материалов (коэффициентов Пуассона, модулей упругости) и формы контактирующих тел. Особенностью действия нормальных контактных напряжений является то, что они не распространяются глубоко в тело деталей, сосредотачиваются в тонком поверхностном слое.

Кроме нормальных возникают и касательные напряжения τ

(τ _max = 0,3σ_Нmax).Числовые значения контактных напряжений намного превышают как значения других видов напряжений (растяжения, изгиба) так и механических характеристик материала σ_Т и σ_В. Так в подшипниках качения σ_Нmax = 4600Мпа, в то время как для применяемой стали – предел текучести σ_т = 1700Мпа, временное сопротивление σ_В = 1900Мпа. Отсутствие мгновенного разрушения при наличии столь высоких напряжений объясняют тем, что в зоне их действия материал находится в условиях всестороннего объемного сжатия.

Для вычисления максимального контактного напряжения на площадке контакта используют формулу Герца, полученную из решения контактной задачи теории упругости (индекс max при этом опускают):

b – длина линии контакта (длина цилиндров), ν₁, ν₂ -коэффициенты Пуассона материалов контактирующих тел, Е₁, Е₂ – модуль упругости материалов, ρ₁, ρ₂ – радиусы кривизны контактирующих поверхностей,

F_n – нормальная к поверхности зуба сила.

3.1.

Для контакта двух выпуклых поверхностей

Для контакта выпуклой и вогнутой поверхностей

Дата добавления: 2014-01-20