Виды разрушения зубьев

Поломказубьев. При каждом вхождении зуба в зацепление к нему прикладывается нагрузка – сила нормального давления F_n (рис. 4.1).

В результате её действия в сечении основания зуба возникают напряжения изгиба σ _F (индекс от английского слова "foot” – нога). Из рис. 4.1 видно, что напряжения изгиба в сечении основания ножки зуба бу­дут иметь наибольшую величину в случае приложения силы F_n к вершине зуба.

Вследствие периодического характера действия нагрузки у ножки зуба могут возникнуть усталостные трещины, приводящие к поломке зуба. В этом случае на месте излома зуба образуется вогнутая поверхность.

Зуб также может отломиться от колеса и в результате кратковременной перегрузки (например, действие пиковых нагрузок), при которой σ _F >[ σ _F ]. В этом случае на месте излома зуба образуется выпуклая поверхность.

	Зуб может быть изломан не по всей длине, а только часть его (со стороны одного торца). В этом случае причиной излома зуба является неправильный монтаж передачи, который приводит к концентрации нагрузки у одного торца зуба. Меры по предотвращению поломки зубьев: а) увеличение модуля или радиуса галтели у ножки зуба;
Рис. 4.1. Схема поломки зуба

б) увеличение изгибной прочнос­ти материала колеса, т.е. увеличение [σ _F ].

Износ (приработочный и абразивный). Приработочный износ вызван недостаточно гладкой боковой поверхностью зубьев. Он наблюдается в начальный период работы передачи и продолжается до сглаживания неровностей. Он неизбежен и поломку зубьев не вызывает.

Абразивный износ происходит вслед­ствие истирания поверхностей зубьев металлическими частицами, пылью и грязью, попадающими в зону зацепления. Этот вид износа приводит к истиранию боковых поверхностей зубьев, уменьшению поперечных сечений зубьев и, как следствие, к увеличе­нию боковых зазоров в зацеплении и поломке зубьев. В открытых передачах абразивный износ протекает значительно быстрее.

Меры предотвращения абразивного износа:

а) увеличение твердости боковых поверхностей зубьев;

б) увеличение вязкости смазки передачи;

в) улучшение защиты передачи от абразивов.

Выкрашивание рабочих поверхнос­тей зубьев (Питтинг-процесс). При взаимном давлении зубьев на их рабочих поверхностях возникают контактные напряжения, изменяющиеся (в процессе зацепления одной пары зубьев) по параболическому закону от нуля до максимального значения. При длительной работе зубьев в таких условиях на их боковых (рабочих) поверхностях образуются мелкие усталостные трещины. При окунании такого зуба в масляную ванну эти трещины заполняются маслом. При последующих вхождениях такого зуба в зацепление трещины, наполненные маслом, развиваются в тело зуба за счет вдавливания в трещины по­павшей в зону зацепления смазки.

Этот вид разрушения является основным видом разрушения для закрытых, работающих со смазкой передач. Сопротивляемость выкрашиванию зависит, главным образом, от твёрдости рабочих поверхно­стей зубьев:

· при НВ ≤ 350 зуб отламывается от колеса;

· при НВ > 350 выкрашивается контактная поверхность по всей длине зу­ба, ниже полюсной линии.

С целью предотвращения Питтинг-процесса увеличивают твердость поверхностей зубьев или используют химически неактивные смазки.

Заедание. При высоких давлениях на рабочих поверхно­стях зубьев в зоне зацепления масляная пленка раздавливается, и поверхности зубьев прочно схватываются (свариваются) между собой. В результате дальнейшего относительного движения зубьев частицы более мягкого материала, приварившиеся к более прочному зубу, ос­тавляют борозды–задиры на боковых (рабочих) поверхностях зубьев парного колеса.

Этот вид разрушения характерен для высокоскоростных и высоконагруженных зубчатых передач.

Меры предупреждения заедания:

а) увеличение твердости рабочих поверхностей зубьев;

б) фланкирование зубьев (снятие фасок по вершине зуба);

в) использование противозадирных смазок.

Отслаивание упрочненного повер­хностного слоя на рабочих гранях зубьев. Этот вид разрушения характерен для азотированных или цементированных зубьев при длительной работе в условиях циклических нагрузок или при ударных нагрузках.

Пластическое течение материала вблизи полюсной линии зубьев происходит под действием значительных сил трения в тяжело нагруженных тихоходных передачах при низ­кой твердости поверхностей зубьев колес.

Все зубчатые передачи можно разделить на открытые и закрытые. Проектирование и конструирование зубчатых передач осуществляют в зависимости от вида их разрушения (табл. 4.5).

Таблица 4.5. – Алгоритмы расчета открытых и закрытых зубчатых передач

Поиск по сайту: