12. Основные меры предупреждения поломок зубьев.

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 зубья и пр.).

Основные меры предупреждения выкрашивания: определение раз­меров из расчета на усталость по контактным напряжениям; повышение твердости материа­ла путем термообработ­ки; повышение степени точности и в особенности по норме контакта зубьев.

Основные меры предупреждения износа - повышение твердости поверхности зубьев, защита от загрязнения, применение специаль­ных масел.

Меры предупреждения заедания те же, что и против износа. Желательно фланкирование зубьев и интенсивное охлаждение. Эффективно применение противозадирных масел с повышенной вяз­костью и химически активными добавками. Правильным выбором сорта масла можно поднять допускаемую нагрузку по заеданию над допускаемыми нагрузками по другим критериям.

Специальные методы расчета для предупреждения других видов разрушения поверхности зубьев или еще не разработаны (при пластическом сдвиге, отслаивании), или недостаточно разработа­ны (при износе, заедании), а поэтому здесь не рассматриваются. Поскольку упомянутые нормы допускаемых контактных напря­жений проверяют опытом эксплуатации передач, приближенно мо­жно полагать, что эти нормы учитывают кроме выкрашивания и другие виды повреждения поверхности зубьев. При этом реко­мендуют выполнять указанные выше меры предупреждения повре­ждений.

В современной методике расчета из двух напряжений и за основные в большинстве случаев приняты контактные напряжения, так как в пределах заданных габаритов колес остаются постоян­ными, a можно уменьшать путем увеличения модуля.

13. Расчетная нагрузка для прямозубых колес, находящихся в зацеплении.

Расчетная нагрузка

За расчетную нагрузку принимают максимальное значение удель­ной нагрузки, распределенной по линии контакта зубьев:

где - нормальная сила в зацеплении; - коэффициент расчетной нагрузки; - коэффициент концентрации нагрузки; - коэффициент динамической нагрузки; - коэффициент рас­пределения нагрузки между зубьями; - суммарная длина линии контакта зубьев.

Концентрация нагрузки и динамические нагрузки различно вли­яют на прочность по контактным и изгибным напряжениям. Со­ответственно различают - в расчетах по контакт­ным напряжениям и - в расчетах по напряжениям изгиба.

14. Коэффициент распределения нагрузки между зубьями опреде­ляется в зависимости от степени точности ( ) изготовления зуб­чатых колес по нормам плавности. Он учитывает влияние ошибок окружного шага и направления зубьев на величину в ненагружен­ной передаче. Для прямозубых передач:

≤1,25;

для косозубых передач:

≤1,6,

где =0,15, если твердости поверхностей зубьев шестерни и колеса и >350 НВ и =0,25 при и ≤350 НВ или >350 НВ, а <350 НВ; 5 ≤ ≤ 9. В расчетах на прочность по напряжениям изгиба полагают = . Отметим, что для точноизготовленных передач ( = 5) = 1.

15. Коэффициент концентрации нагрузки . Концентрация или не­равномерность распределения нагрузки по длине зуба связана с деформацией валов, корпусов, опор и самих зубчатых колес, а также с погрешностями изготовления и сборки передачи.

На рис. изображено взаимное расположение зубчатых ко­лес при деформированных валах в случаях: симметричного, несимметричного и консольного (расположения колес относительно опор

. Валы прогиба­ются в противоположные стороны под действием сил в зацеплении. При симметричном расположении опор прогиб валов не вы­зывает перекоса зубчатых колес и, следовательно, почти не нару­шает распределения нагрузки по длине зуба. Это самый благопри­ятный случай. При несимметричном и консольном расположении опор колеса перекашиваются на угол , что приводит к наруше­нию правильного касания зубьев. Если бы зубья были абсолютно жесткими, то они соприкасались бы только своими концами. Деформация зубьев уменьшает влияние перекосов и в большинстве случаев сохраняет их соприкасание по всей длине. Однако при этом нагрузка перераспределяется в соот­ветствии с деформацией отдельных участков зубьев. Отношение

,

где - средняя интенсивность нагрузки.

При прочих равных условиях влияние перекоса зубьев увеличива­ется с увеличением ширины колес , поэтому ее ограничивают.

При конструировании передачи необходимо учитывать все фак­торы, влияющие на концентрацию нагрузки, и в первую очередь не применять нежестких валов, опор и корпусов.

Для прибли­женной оценки рекомендуют графики, составленные на основе расчетов и практики эксплуатации. Графики рекоменду­ют для передач, жесткость и точность изготовления которых удов­летворяет нормам, принятым в редукторостроении. Кривые на графиках соответствуют различным случаям расположения колес относительно опор, изображенных на схемах (рис.) (кривые Ia - шариковые опоры, Ib - роликовые опоры). Влияние ширины колеса на графиках учитывают коэффициентом . Влияние приработки зубьев учиты­вают тем, что для различ­ной твердости материа­лов даны различные гра­фики. Графики разработа­ны для распространенно­го на практике режима ра­боты с переменной на­грузкой и окружной скорость < 15 м/с.

При постоянной нагрузке, при твердости поверхности зуба коле­са <350 НВ и < 15 м/с можно принимать = 1.

16. Коэффициент динамической нагрузки . Коэффициентом учи­тывают только так называемые внутренние динамические нагрузки, присущие самой зубчатой передаче. Выше было указано, что погрешности нарезания зубьев являются причиной непостоянст­ва мгновенных значений передаточного отношения. Это значит, что при = const, ≠const и ≠0. В зацеплении появляется до­полнительный динамический момент где - момент инерции ведомых масс. Основное влияние на величину динамичес­ких нагрузок имеют ошибки основного шага , окружной скорости, присоединенных масс, упругости системы и пр.

Коэффициент опре­деляют по формуле

,

где - удельная дина­мическая нагрузка; - удельная расчетная рабо­чая нагрузка в зоне ее на­ибольшей концентрации.

Для приближенной оценки значения рекомендуется выбирать из таблицы.