Виды разрушений зубьев. Правильно спроектированная и изготовленная передача при вы­полнении всех правил

Правильно спроектированная и изготовленная передача при вы­полнении всех правил эксплуатации не должна перегреваться и произ­водить при работе сильного шума. Появление значительного перегрева и чрезмерного шума свидетельствует о недостатках в работе передачи, связанных с ее конструкцией, изготовлением, неправильным выбором смазочного материала или возможными повреждениями зубьев.

На­блюдаются следующие виды разрушения зубьев: усталостное выкра­шивание рабочих поверхностей зубьев, поломка зубьев, изнашивание, заедание, смятие рабочих поверхностей зубьев.

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев (рис. 3.11, а), которое обычно возникает вблизи начальной окружности ко­леса на ножке зуба. Является основным видом разрушения закрытых, хорошо смазанных передач.

Причиной являются переменные контактные напряжения на по­верхности зубьев σ_H, под действием которых разрастаются микротре­щины, что приводит к образованию оспинок, переходящих в рако­вины. Выкрашивание приводит к повышению контактного давления и нарушению работы передачи. В открытых передачах поверхностные слои истираются раньше, чем в них появляются усталостные трещины, поэтому выкрашивание появляется весьма редко.

Основные меры предупреждения выкрашивания: определение размеров колес из расчёта на усталость по контактным напряжениям; повышение твёрдости материала путём термообработки; повышение степени точности изготовления зубьев.

а	б	в	г
Рис. 3.11. Виды разрушений зубьев: а – усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев; б – излом зубьев; в – абразивное изнашивание зубьев; г – заедание зубьев

Поломка зубьев (рис. 3.11, б). Наиболее опасный вид разрушения зубчатых передач, так как происходит внезапно и приводит к полной потере работоспособности.

Поломка зубьев может носить усталостный характер или яв­лять­ся следствием значительных кратковременных перегрузок (пико­вых нагрузок). Причиной являются переменные напряжения изгиба σ_F.

Вид разрушений характерен как для открытых, так и для закрытых передач.

Усталостные трещины возникают в основании зубьев на той сто­роне, где вследствие изгиба действуют наибольшие переменные на­пряжения растяжения.

Короткие зубья обычно выламываются полностью, а широкие зубья косозубых и шевронных передач по наклонному (косому) сече­нию.

Поломка зуба может привести к весьма тяжким последствиям вплоть до разрушения валов и подшипников, а иногда и всего меха­низма. Для предупреждения излома проводится расчёт зуба по напря­жениям изгиба. Такой расчёт для закрытых передач выполняется в ка­честве проверочного после расчёта на контактные напряжения. Для открытых передач, где высока вероятность случайных перегрузок, этот расчёт выполняется как проектировочный.

Абразивное изнашивание (рис. 3.11, в) представляет собой про­цесс истирания рабочих поверхностей зубьев абразивными частицами. Является основной причиной выхода из строя передач при плохой смазке. В открытых передачах является основным видом разрушения.

В закрытых передачах (редукторах) изнашивание наблюдается редко, у машин, работающих в среде засоренной абразивами (горных, дорожных, строительных, транспортных машинах).

У изношенных передач повышаются зазоры в зацеплении и, как следствие, усиливаются шум, вибрация, динамические нагрузки; ис­кажается форма зуба; уменьшаются размеры поперечного сечения, а значит и прочность зуба.

Основные меры предупреждения износа – повышение твёрдости поверхности зубьев, защита от загрязнения, применение специальных масел. В расчёте на контактную выносливость абразивный износ учи­тывается занижением допускаемых контактных напряжений.

Заедание зубьев (рис. 3.11, г). Этот вид разрушения характерен для тяжелонагруженных и быстроходных передач.

При высокой удельной нагрузке происходит местный разрыв масляной пленки, нагрев и молекулярное сцепление сопряженных по­верхностей с образованием следов задира в направлении скольжения зубьев.

Обычно заедания происходят вследствие выдавливания масляной плёнки между зубьев при совместном действии высоких давлений и скоростей.

Меры предупреждения здесь те же, что и при абразивном из­носе. Рекомендуется также фланкирование зубьев, правильный выбор сорта масла и его охлаждение.

Усталостное выкрашивание, абразивный износ и заедание обу­словлены поверхностной прочностью, а излом – объёмной прочностью зубьев.

Смятие рабочих поверхностей зубьев происходит при действии значительных по величине нагрузок или при ударном приложении на­грузки.

Дата добавления: 2015-08-09