Критерии работоспособности и расчета. При передаче крутящего момента в зацеплении кроме нормальной силы Fn действует сила трения

При передаче крутящего момента в зацеплении кроме нормальной силы F_n действует сила трения. Под действием этих сил зуб находится в сложном напряженном состоянии. Решающее влияние на его работоспособность оказывают контактные напряжения σ_н и напряжения изгиба σ_F. Для каждого зуба они не являются постоянно действующими. Переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев: поломка от напряжений изгиба и выкрашивание поверхности от контактных напряжений. С контактными напряжениями и трением в зацеплении связаны также износ, заедание и другие виды повреждения поверхностей зубьев.

Поломка зубьев связана с напряжениями изгиба (чаще наблюдается выламывание углов зубьев). Различают два вида поломки: поломка от больших перегрузок и усталостная поломка. Для предупреждения поломки зубьев увеличивают модуль, выполняют положительное смещение при нарезании, применяют термообработку, наклеп, уменьшают концентрации нагрузки по краям.

Все виды повреждения поверхности зубьев связаны с контактными напряжениями и трением.

Усталостное выкрашивание является основным видом разрушения поверхности зубьев при хорошей смазке, в закрытых передачах. В передачах, работающих со значительным износом, выкрашивание не наблюдается, так как поверхностные слои снимаются еще до появления усталостных трещин. Основные меры предупреждения выкрашивания: определение размеров из расчета на усталость, термообработка; повышение степени точности (по норме контакта зубьев).

Абразивный износ является основной причиной разрушения поверхности зубьев при плохой смазке (открытые передачи, или закрытые, но при попадании пыли, грязи, абразивных частиц). Меры предупреждения – повышение твердости поверхности зубьев, защита от загрязнений, применение специальных масел.

Заедание наблюдается в высоконагруженных и высокоскоростных передачах. Высокая температура в зоне контакта способствует разрыву масляной пленки и образованию металлического контакта, что приводит к свариванию частиц металла и отрыву их от менее прочной поверхности – возникают задиры рабочих поверхностей. Меры предупреждения те же, что и против износа. Желательно фланкирование зубьев и интенсивное охлаждение смазки, а также применение специальных противозадирных масел.

Пластические сдвиги наблюдаются у тяжелонагруженных тихоходных зубчатых колес, выполненных из мягкой стали. В этом случае рекомендуется повышать твердость рабочих поверхностей зубьев.

Отслаивание твердого поверхностного слоя зубьев, подвергнутых поверхностному упрочнению, наблюдается при недостаточно высоком качестве термической обработки, когда не сняты внутренние напряжения.

В методике расчета из двух напряжений σ_н и σ_F за основные приняты: в закрытых передачах - контактные напряжения, в открытых – изгибные напряжения.

Дата добавления: 2014-01-07