37 Виды разрушения зубьев и основные критерии работоспособности и расчета зубчатых передач.

Критерии работоспособности и расчета

Условия работы зуба в зацеплении. При передаче крутящего момента (рис. 8.9) в зацеплении кроме нормальной силы Fn действует сила трения FTp = Fnf, связанная со скольжением. Под действием этих сил зуб находится в сложном напряженном

работоспособность оказывают два основных напряжения: контактные напряжения σΗ и напряжения изгиба aF . Для каждого зуба ан и aF не являются постоянно действующими. Они изменяются во времени по некоторому прерывистому отнулевому циклу (см. рис. 8.9). Время действия σΓ за один оборот колеса (/х) равно продолжительности зацепления одного зуба (t2). Напряжения σΗ действуют еще меньшее время. Это время равно продолжительности пребывания в зацеплении данной точки поверхности зуба с учетом зоны распространения контактных напряжений.

Переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев: поломка зубьев от напряжений изгиба и выкрашивание поверхности от контактных напряжений. С контактными напряжениями и трением в зацеплении связаны также износ, заедание и другие виды повреждения поверхностей зубьев.

Виды повреждения зубчатых передач  1. Поломка зуба. Из-за развития усталостных трещин. Наиболее часто у открытых передач. Расчёт на изгиб; увеличение модуля, снижение концентрации напряжений.  2. Выкрашивание зуба. Закрытые передачи. Расчёт на контактную прочность.  3. Износ зуба. Повышение твёрдости.  4. Заедание (червячные, гипоидные конические). Смазка, химико-терм. обработка.  Наиболее распространен расчет на контактную усталость, так как он в какой-то мере предупреждает и другие разрушения зубьев

Поломка зубьев Поломка связана с напряжениями изгиба. На практике чаще наблюдается выламывание углов' зубьев вследствие концентрации нагрузки. Различают два вида поломки зубьев:

поломка от больших перегрузок ударного или даже статического действия (предупреждают защитой привода от перегрузок или учетом перегрузок при расчете); усталостная поломка, происходящая от действия переменных напряжений в течение сравните¬льно длительного срока службы (предупреждают определением размеров из расчета на уста¬лость). Особое значение имеют меры по устранению концентраторов напряжений (рисок от обработки, раковин и трещин в отливках, микротрещин от термообработки и т. п.). Общие меры предупреждения поломки зубьев — увеличение модуля, положительное смещение при нарезании зубьев, термообработка, наклеп, уменьшение концентрации нагрузки по краям (жесткие валы, зубья со срезанными углами бочкообразные и пр.)

38 Расчет зубьев цилиндрической прямозубой передачи на изгибную прочность

На изгибную прочность. sF=2MKYF/(yвzm3)£[sF].,

где: M – крутящий момент Km – к-т вида колеса (для прямозубых колес Km=1,4) K – к-т расчетной нагрузки. K=1,1…1,5 Z – число зубьев рассчитываемого колеса

ybm=b/m – к-т ширины зубчатого венца YF – к-т формы зуба [sF] – допускаемое напряжение при расчете зубьев на изгиб [Н×мм2]

Данная ф-ла является основной для проектных расчетов зубьев ЗМ по напряжению изгиба. ybm=6…10 для прямозубых колес, ybm= 10…20 для косозубых колес.

Значения YF берутся из справочника в завис. от к-та смещения X(при корредировании) и числа зубьев.

Т.к. в зацеплении m1=m2=m, то при одинаковой ширине зубьев колес yв постоянен и при отсутствии трения между профилями колес (КПД=1) для ЗК д. вып. условие [sF1]/YF1=[sF2]/YF2, которая соответствует равнопрочности зубьев в паре зацепления.

При увеличении числа зубьев Z к-ты формы зуба YF уменьшаются => при Z1>Z2соответственно YF1>YF2 => для выполнения условия равной прочности колеса с меньшим числом зубьев (шестерни) следует изготавливать из более прочного материала, чем колесо с большим числом зубьев. Это в 1-ю очередь относится к колесам с большим i, когда числа зубьев сильно различны. Расчет модуля ведут по колесу, для кот. меньшее отношение [sF]/YF, что дает большее значение модуля зацепления m. Если [sF1]/YF1<[sF2]/YF2, то расчет модуля ведут по шестерне:

, если [sF1]/YF1>[sF2]/YF2, то

. Расчет ведут по большему колесу. Расчетную величину следует округлить до ближайшего большего значения по ГОСТу.