V. Матеріали і конструкції для зубчастих коліс.
1. Вимоги до матеріалів.
Матеріали зубчастих коліс повинні бути економічно вигідними, забезпечувати достатню міцність при мінімальних затратах на виготовлення зубчастих коліс і при їх мінімальній масі і розмірах.
2. Матеріали зубчастих коліс.
Основними матеріалами для зубчастих коліс є якісні вуглецеві і леговані сталі – сталь 35, 40, 45, 50, 5, 40Х, 35Х, 40ХН тощо, сталь литво – сталь 35Л, 45Л, 55Л тощо. Зубчасті передачі із чавуна (СЧ 15, СЧ 18, СЧ 24) використовують в тихохідних і мало навантажених відкритих передачах.
Із неметалічних матеріалів для виготовлення зубчастих коліс використовують текстоліт, пресоване дерево, капрон. Колеса із цих матеріалів в парі з металічними працюють безшумно при великих окружних швидкостях, але мають відносно невисоку навантажувальну здатність.
3. Вибір матеріалів для шестерні колеса.
При виборі сталі для зубчастих коліс необхідно мати на увазі, що матеріал шестерні повинен мати більш високі механічні властивості, ніж матеріал парного колеса. Це зв'язано з тим, що зуби шестерні приймають участь в більшому числі робочих циклів, ніж зуби колеса (що може призвести до більш швидкого зношення), і їх зуби мають меншу міцність на згин порівняно з зубами колеса, (див. вплив числа зубів на форму профілю і міцність зубів).
Для мало навантажених передач і в тих випадках, коли до обмеження їх габаритів не висувають особливих вимог, використовувати леговані сталі не рекомендується.
4. Конструкція зубчастих коліс.
В залежності від призначення і розмірів зубчасті колеса мають різні конструкційні форми.
Циліндричні і конічні шестерні роблять як одне ціле з валом (так званий вал-шестерня), якщо відстань від впадини зуба до шпонкового пазу х ≤ 2,5т - для циліндричних шестерень і х ≤ 1,6т - для конічних.
В інших випадках зубчасті колеса виконують насадними. Колеса з зовнішнім діаметром αа = 200 мм. переважно виконують у вигляді дисків з ступицями або без них.
Колеса середніх розмірів (500÷700мм) – кованими полегшеної конструкції.
Для крупних передач використовують суцільнолите (рис. а-г), бандажоване (рис. д), звертні (рис. е), зварне (рис. ж).
VI. Види пошкодження зубів і розрахунок зубчатих передач.
При незначних недоліках конструкції, неточному розрахунку або порушення режиму нормальної експлуатації передачі можливі поломки, викришування, стирання і заїдання робочих поверхонь.
1. Поломки зубів.
При кожному входженні зуба в зачеплення до нього прикладається навантаження, в результаті чого у його основи виникають змінні напруги згину, які в кінцевому рахунку, можуть призвести до втомленості поломки зуба.
Поломки зуба можливі також і в результаті значного короткочасного перевантаження, при якому фактичні напруги перевищують знищуючі (граничні).
2. Викришування робочих поверхонь зубів.
При тиску зуба одного парного колеса на зуб іншого в зоні їх дотику виникають так звані контактні напруги, величина яких в процесі зачеплення змінюється від нуля до максимуму. Внаслідок дії достатньо великих контактних повторних напруг на зубах можуть з'являтися мікроскопічні тріщини. В ці тріщини попадає масло. За час роботи передачі створюється гідростатичний тиск, що віддирає верхній шар від тіла зуба. Цей вид руйнуваня характерний для закритих передач, що працюють з рясним змащенням. У відкритих передачах викришування поверхонь не проявляється, так як абразивне зношення проходить швидше, ніж процес викришування під впливом змінних контактних напруг.
3. Зношення зубів.
Цей процес полягає в стиранні поверхні зубів. Внаслідок цього проходить ослаблення зубів, зменшення розмірів перерізів, зростання напружень і поломки зубів. Цей вид пошкоджень частіше всього буває у відкритих передачах, працюючих в середовищі забрудненому пилом, піском, брудом.
4. Заїдання зубів.
При високих тисках на поверхні зубів масляна плівка роздавлюється і поверхні зубів зчіплюються одна з одною настільки сильно, що частинки більш м'якого матеріалу відриваються від зуба і залишають на поверхні борозни, задирки.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ :
Область застосування зубчастих передач.
Класифікація зубчастих передач.
Як визначається передаточне число ?
Сформулювати основну теорему зачеплення.
Способи отримання зубчастих коліс.
Матеріали зубчастих коліс.
Основні види руйнування зубчастих передач.
ВИКЛАДАЧ _________________________________________________________