Виды разрушения зубьев

Основы расчета на прочность зубчатых колес

Виды разрушения зубьев

Поломка зубьев. Это наиболее опасный вид разрушения. Излом зу­бьев является следствием действующих в зубьях повторно-переменных напряжений изгиба или перегрузки. Усталостные трещины образуются у основания зуба на той стороне, где от изгиба возникают наибольшие напряжения растяжения. Прямые короткие зубья выламы­ваются полностью по сечению у основания зуба. При усталостном разрушении на теле колеса после излома остается вогнутая, а при поломке вследствие перегрузки — выпуклая поверхность. Зубья шев­ронных и широких косозубых колес разрушаются по наклонному се­чению (рис. 9.1, а).

Повышению прочности зуба способствуют: увеличение модуля, сниже­ние концентрации напряжений в основании зубьев, применение модифика­ции, повышение прочности материала колес, повышение точности изго­товления и монтажа передачи.

Для предупреждения усталостной поломки зубьев проводят расчет на прочность по напряжениям изгиба σ_F. Индекс F приписывают всем параметрам, связанным с расчетом по напряжениям изгиба, который выполняют для основания ножки (Foot) зуба.

Рис. 9.1. Виды разрушения зубьев

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев. Это основ­ной вид разрушения зубьев для большинства закрытых хорошо смазыва­емых передач. Является следствием действия повторно-переменных кон­тактных напряжений σ_H. Индекс Н приписывают всем параметрам, связанным с расчетом по контактным напряжениям. Раз­рушение начинается на ножке зуба вблизи полюсной линии, где дей­ствуют наибольшая нагрузка (зона однопарного зацепления) и боль­шая сила трения (вблизи полюса минимальные скорости скольжения), способствующая образованию микротрещин на поверхно­сти зубьев. Развитию трещин способствует расклиниваю­щий эффект смазочного материала, попавшего в трещины зубьев. Развитие трещин приводит к выкрашиванию частиц материала с по­верхности, образованию мелких ямок (рис. 9.1, б), переходящих затем в более крупные раковины. При выкрашивании нарушаются условия образования сплошной масляной пленки (масло выжимается в ямки), что приводит к быстрому изнашиванию и задиру зубьев. Возрастают динамические нагрузки, шум, повышается температура.

Выкрашивание может быть ограниченным и прогрессирующим. Огра­ниченное выкрашивание наблюдается на участках с концентрацией на­пряжений. В колесах из хорошо прирабатывающихся материалов такое выкрашивание после приработки прекращается, не отражаясь на ра­боте передачи. Опасно прогрессирующее выкрашивание, постепенно по­ражающее всю рабочую поверхность ножек зубьев.

Предотвращению выкрашивания способствует повышение твердости поверхности зубьев, уменьшение шероховатости рабочих поверхностей, мо­дификация профиля, правильный выбор сорта масла. Для предупреждения усталостного выкрашивания зубьев проводят расчет на прочность по контактным напряжениям σ_H.

В открытых передачах выкрашивания не происходит, так как изна­шивание поверхности зубьев опережает развитие усталостных трещин.

Изнашивание зубьев. Это основной вид разрушения зубьев открытых передач и передач с твердосмазочными покрытиями. По мере изнашива­ния зуб утончается (рис. 9.1, в), ослабляется его ножка, увеличиваются зазоры в зацеплении, что приводит к потере кинематической точности и в конечном счете — к поломке зубьев. Разрушению зубьев предшест­вует возникновение повышенного шума при работе передачи. Изнашива­ние можно уменьшить защитой от попадания абразивных частиц, по­вышением твердости и понижением шероховатости рабочих поверхно­стей зубьев, уменьшением скольжения зубьев путем модификации.

Заедание зубьев заключается в приваривании частиц материала одного зуба к другому вследствие разрушения смазочной пленки и местного повышения температуры в зоне контакта. Образо­вавшиеся наросты на зубьях задирают рабочие поверхности сопряжен­ных зубьев, бороздя их в направлении скольжения (рис. 9.1, г). Заеда­ние зубьев предупреждают повышением твердости, понижением шеро­ховатости рабочих поверхностей зубьев, применением модификации, подбором противозадирных масел.

Дата добавления: 2015-08-13