7 Вопрос

а) Излом зубьев. Различают два вида излома зубьев. Излом от больших перегрузок, а иногда от перекоса валов и неравномерной нагрузки по ширине зубчатого венца и усталостный излом, происходящий от длительного действия переменных напряжений изгиба   , которые вызывают усталость материала зубьев.

Рисунок 2.3.2 Виды повреждений поверхности зубьев

Поломка зубьев характерна для открытых передач и передач с высокой твердостью материалов колес.

б) Выкрашивание – характерный вид разрушения поверхностей зубьев при хорошей смазке. Выкрашивание начинается вблизи полюсной линии (зона однопарного зацепления), где скольжение и перекатывание профилей направлены таким образом, что масло запрессовывается в усталостные микротрещины и способствует выкрашиванию частиц металла. При этом нарушаются условия образования сплошной масляной пленки и появляется металлический контакт с последующим быстрым износом или задиром поверхностей.

Выкрашивание наблюдается преимущественно в закрытых передачах вследствие переменных контактных напряжений. При невысокой твердости поверхности (менее 350 НВ) выкрашивание часто носит ограниченный характер вследствие приработки зубьев.

В передачах, работающих, со значительным износом (открытые передачи), выкрашивания не наблюдается, так как изнашивание поверхностных слоёв зубьев происходит раньше, чем появляются трещины.

в) Износ зубьев – причина выхода из строя преимущественно открытых передач, недостаточно защищенных от попадания абразивных частиц: пыли, продуктов износа и др. Искажение профиля в результате износа приводит к увеличению динамических нагрузок, зазоров в зацеплении, уменьшению поперечного сечения зубьев и, следовательно, к увеличению напряжений изгиба и, как правило, к поломке зуба.

Основные меры предупреждения износа – повышение твёрдости зубьев, защита от загрязнения и др.

г) Заедание зубьев происходит преимущественно в высокоскоростных быстроходных передачах. В месте контакта зубьев развиваются высокие давления и температура, масляная плёнка разрывается и появляется металлический контакт. Здесь происходит как бы сваривание частиц металла с последующим отрывом их от менее прочной поверхности. Образовавшиеся наросты на зубьях задирают поверхности других зубьев, оставляя на них широкие и глубокие борозды в направлении скольжения.

Для предупреждения заедания эффективно охлаждение смазки, применение противозадирных масел с повышенной вязкостью и химически активными добавками.

8 Вопрос

А налитическими методами теории прочности можно получить точное решение для вычисления напряжений в контакте двух эвольвентных профилей. Однако это слишком усложнит задачу, поэтому на малой площадке контакта геометрия эвольвентных профилей корректно подменяется контактом двух цилиндров. Для этого случая используют формулу Герца-Беляева:

Здесь Епр – приведённый модуль упругости материалов шестерни и колеса

Епр = 2 Е1 Е2 / ( Е1 + Е2),

rпр – приведённый радиус кривизны зубьев

1/rпр = 1/r1 ± 1/r2, r1,2 = 0,5dW 1,2 sin aW ,

n - коэффициент Пуассона, qn - удельная погонная нормальная нагрузка, [s]HE - допускаемые контактные напряжения с учётом фактических условий работы.

Расчёт зубьев на контактную выносливость для закрытых передач (длительно работают на постоянных режимах без перегрузок) выполняют как проектировочный. В расчёте задаются передаточным отношением, которое зависит от делительных диаметров и определяют межосевое расстояние Аw (или модуль m), а через него и все геометрические параметры зубьев. Для открытых передач контактные дефекты не характерны и этот расчёт выполняют, как проверочный, вычисляя контактные напряжения и сравнивая их с допускаемыми.