Силы, действующие в прямозубом зацеплении.
Для упрощения предположим, что контакт зубьев в полисе зацепления.
n
П
n
Без учета силы трения, силы с которыми зубья колес взаимодействуют равны по модулю и противоположны по направлению и направлены по нормали к профилям зубьев.
суммарная сила зацепления.
Разложим
силу на две составляющих: окружная
сила (
)(
направлена по касательной к окружности),
радиальная сила
(
)(
направлена по радиусу к центру вращения).
Понятие о расчетной нагрузке.
Вследствие неточности изготовления, монтажа зубчатых колес, а также из-за прогиба валов, фактическая (расчетная) нагрузка в зацеплении больше, чем дают формулы (1)-(3). Поэтому расчетная нагрузка определяется следующим образом:
,
где
коэффициент нагрузки,
Коэффициент
концентрации нагрузки (
)
по длине зуба, учитывает неравномерность
распределения нагрузки по длине зуба.
b
Величина зависит от:
расположения зубчатых колес относительно опор;
относительной длины зуба;
твердости материала.
Коэффициент
динамичности (
)
учитывает ударное
приложение нагрузки. Зависит от величины
зазора между зубьями, а значит от степени
точности изготовления передачи, от
окружной скорости вращения.
Коэффициент
неравномерности распределения нагрузки
между зубьями (
)
вводится в расчет только для косозубых
передач, т. к. нагрузка передается как
min 2 парами
зубьев. Зависит от тех же факторов, что
и .
Виды разрушения зубьев и критерий работоспособности зубчатых передач.
При работе передачи зубья подвергаются циклической нагрузке(циклическому нагружению), т. е. по отнулевому или пульсирующему циклу.
1. Выкрашивание поверхностных слоев зуба ( материал крошится с образованием мелких раковин, ямок на поверхности зуба).
Причина: длительные циклические контактные напряжения. Такой вид нагружения характерен для быстроходных, хорошо смазываемых, закрытых от попадания загрязнения, передач.
2.Поломка зуба.
Причина: длительные циклические напряжения изгиба. Такой вид разрушения характерен в закрытых передачах при больших перегрузках, в открытых передачах (из-за загрязнений зубьев).
3.Износ зубьев – уменьшение поперечного сечения зуба. В открытых передачах.
4. Задир (схватывание, заедание).
Причина: большие удельные давления при перегрузках выдавливают масленую пленку из зоны контакта, при этом образуются местные молекулярные сцепления (сваркой) и выров частичек металла.
Как показывает опыт эксплуатации зубчатых передач, наиболее распространенными видами разрушения зубьев являются выкрашивание и поломка. Поэтому основным критерием работоспособности является прочность: контактная и на изгиб.
Проектный расчет: известны нагрузки, необходимо сконструировать передачу.
Поверочный расчет: известна конструкция передачи, нагрузки, необходимо проверить выдержит ли передача.
Проектный расчет
ведется по
,
проверочный по
и напряжениям изгиба
.
Для открытых передач проектный рaсчет выполняется по напряжениям изгиба.