2.5. Виды разрушения зубьев

Виды разрушения зубьев: пластическая деформация, поломка, изнашивание, заедание, выкрашивание рабочих поверхностей.

При передаче нормального вращения в зацеплении действует нормальная сила F_n и сила трения R_f, связанная со скольжением. Под действием этих сил зуб находится в сложном, напряженном состоянии. Решающее влияние на работоспособность зуба оказывают контактное напряжение σ_Н и напряжения изгиба σ_F.

1. Поломка зубьев полностью выводит передачу из строя. Чаще поломка наблюдается у основания зуба вследствие периодического действия переменной нагрузки, а также в результате значительной кратковременной перегрузки (ударной нагрузки).

Долговечность зубьев можно повысить, увеличив прочность основания зуба и уменьшив концентрацию напряжений в опасном сечении, увеличив модуль передачи.

2. Выкрашивание рабочих поверхностей зубьев нарушает нормальную работу всей передачи, но не выводит ее из строя полностью. Чаще это повреждение наблюдается в закрытых передачах, работающих при обилии смазочных материалов. Установлено, что чем тверже поверхности зубьев и чем меньше шероховатость их поверхности, тем большую нагрузку они могут выдерживать без опасности возникновения выкрашивания. Более вязкое масло способно лучше гасить динамические нагрузки на зубья и тем самым уменьшать выкрашивание поверхности зубьев.

В открытых передачах выкрашивание наблюдается очень редко, так как поверхностный слой, в котором возникают начальные трещины, истирается раньше, чем в нем успевает произойти усталостное выкрашивание.

3. Изнашивание зубьев чаще наблюдается в открытых передачах, чем в закрытых, заключается в истирании рабочих поверхностей вследствие попадания в зону зацепления металлических частиц, пыли, грязи.

Изнашивание может начаться также в результате недостаточно гладкой поверхности у новой передачи и продолжаться до сглаживания неровностей рабочих поверхностей зубьев.

4. Заедание зубьев наблюдается как в открытых, так и в закрытых тихоходных, тяжело нагруженных передачах. Этот вид повреждения зубьев заключается в том, что под действием высоких давлений сопряженные поверхности зубьев сцепляются одна с другой настолько сильно, что частицы металла с поверхности зубьев в зоне раздавленной масляной пленки отрываются и прихватываются в поверхности зубьев парного колеса; при последующем относительном движении зубьев эти частицы отрываются и делают на рабочих поверхностях борозды или задиры.

Тема 3. Червячная передача

3.1. Общие сведения и классификация

Червячная передача предназначена для сообщения вращательного движения валам, оси которых скрещиваются под углом 90º. Движение осуществляется по принципу винтовой пары: винтом является червяк, а червячное колесо представляет собой узкую часть длинной гайки, изогнутой по окружности резьбой наружу. Зубья колеса имеют вогнутую форму, что увеличивает длину контактных линий, а, следовательно, улучшает качество работы передачи.

Достоинства:

- возможность получения больших передаточных чисел в одной ступени;

- плавность и бесшумность работы;

- возможность осуществления самоторможения передачи;

- компактность и сравнительно небольшая масса конструкции передачи.

Недостатки:

- невысокий КПД (0,7…0,9), в самотормозящих передачах – до 0,5;

- сильный нагрев передачи при длительной работе;

- склонность к заеданию;

- необходимость применения для колеса дорогих антифрикционных материалов;

- небольшие по сравнению с зубчатой передачей передаваемые мощности (до 200 кВт, чаще – до 50 кВт).

Классификация червячных передач:

1. По расположению червяка относительно колеса различают передачи:

- с нижним (при ν ≤ 5 м/с);

- с верхним (при ν > 5 м/с);

- с боковым червяком.

2. По форме поверхности, на которой нарезают витки, червяки делятся на:

- цилиндрические;

- глобоидные.

Глобоидные передачи более надежны и долговечны, имеют в 1,5…2 раза большую нагрузочную способность, но требуют повышенной точности изготовления и монтажа. Применяют реже цилиндрических.

3. По форме профиля витка цилиндрические червяки бывают:

- архимедов червяк – цилиндрический червяк, торцовый профиль витка которого является архимедовой спиралью. Этот червяк подобен винту с трапецеидальной резьбой;

- эвольвентный червяк – имеет эвольвентный профиль витка в торцовом сечении (как у косозубого колеса);

- конволютный червяк – торцовый профиль витка является удлиненной или укороченной эвольвентой.

4. По числу витков червяки делятся на:

- однозаходные;

- многозаходные.

5. По направлению витка червяки делятся на:

- левые;

- правые.