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 колес оказывают два основных вида напряжений:

σ -контактные напряжения, H /мм²;

σ -напряжения изгиба, H /мм^2.

Для каждого зуба σ и σ не являются постоянно действующими. Они изменяются во время по некоторому прерывистому близкому к пульсирующему циклу. Время действия напряжения σ за один оборот колеса равны продолжительности зацепления одной пары зубьев. Напряжение σ 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, который возникает главным образом в открытых передачах. Он заключаются в истирании зубьев в результате попадания на их рабочие поверхности пыли, грязи, металлических частиц и т.д. (играющих роль абразивного материала).

б) заедание 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) выкашивание 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 выкашивание 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

Поэтому формулы для расчета зубьев на выносливость по контактным напряжениям выражаются через межосевое расстояние a , по напряжениям изгиба - через модуль m.

Дата добавления: 2015-07-13