книги из ГПНТБ / Повышение несущей способности механического привода

рекомендуется проводить при малом числе зубьев шестерни, имею­ щей хх ^ 0, ориентировочно равном:

Здесь фп — значение параметра ф в полюсе зацепления.

Для косозубых некорригированных передач запас прочности против глубинных разрушений можно определять только в полюсе зацепления с учетом коэффициента концентрации нагрузки.

Изложенный выше метод расчета можно использовать для азо­ тированных и цианированных передач. Для передач с цементован­ ными зубьями, имеющими большие значения толщины слоя и па­ раметра ф, возможность развития разрушений в пределах упроч­ ненного слоя значительно возрастает. Поэтому расчет цементован­ ных передач на глубинную прочность требует дальнейшего уточ­ нения.

Рассмотрим порядок определения запаса прочности при дей­ ствии перегрузок.

Пусть зубчатая передача подвергается периодическим пере­

Значение А (ф') определяется из графика на рис. 4.5 по зна­ чению ф'.

Запас прочности против действия перегрузок будет равен

.12

V к

8 В. Н. Кудрявцев и др .

Г Л А В А 5

НАГРУЗОЧНАЯ СПОСОБНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ПРИБОРНЫХ

ПРЯМОЗУБЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

16.Особенности условий работы приборных передач

Всвязи с интенсивным развитием средств автоматического управления в последнее время большую актуальность приобрел во­ прос определения несущей способности зубчатых передач приборов. Отличительными особенностями передач такого типа являются

грузок. Размеры приборных передач невелики (межосевое рас­

Опыт эксплуатации и экспериментальные исследования сви­ детельствуют, что основной причиной выхода из строя приборных передач является изнашивание зубьев. Весь срок службы передачи с момента вступления в работу до момента выбраковки можно разделить на два периода.

В первый период происходит приработочное изнашивание, интенсивность * которого снижается по мере приработки. Второй период — период установившегося изнашивания — характери­ зуется постоянной интенсивностью. Такая картина изнашивания

* Под интенсивностью изнашивания понимается толщина слоя, снимаемая с рабочей поверхности зуба при одном вступлении в контакт (при одном цикле нагружения).

114

характерна для передач, у которых тончайшие пленки смазки на поверхностях зубьев сохраняются в течение всего срока службы.

Если тончайшие слои пленки смазки не сохраняются, то на­ ступает третий период •— период износа с высокой интенсив­ ностью. Такой износ наблюдается в приборных передачах, ра­ ботающих при сравнительно высоких уровнях нагрузки и ско­ ростей скольжения, т. е. в «напряженном контакте». В этом случае по истечении определенного времени работы с постоянной интен­ сивностью изнашивания смазочная пленка разрушается и зубча-

Интенсивность изнашивания в период приработки имеет повы­ шенные значения, что объясняется искажениями теоретически правильного профиля зуба [57] и установлением оптимальной шероховатости рабочих поверхностей. Характер искажения при изнашивании профилей зубьев приборных передач значительно отличается от искажений, имеющих место в силовых передачах. Вид изношенных профилей зубьев силовых и приборных передач одного модуля показан на рис. 5.2. Более равномерное изнашива­ ние профилей зубьев приборных передач по сравнению с силовыми отмечалось также и в работе [41] . Это связано, по-видимому, с влиянием инерционных сил, способствующих выравниванию износа по профилю. В приборных передачах изнашивается не только рабочий профиль (правый на рис. 5.2), но также и нерабо­ чий, что свидетельствует о размыкании профилей и колебательных движениях зубчатых колес, вызываемых динамикой в зацеплении при больших угловых скоростях колес и малых значениях пере­ даваемых нагрузок.

Для оценки нагрузочной способности и долговечности прибор­ ных зубчатых передач важно знать их интенсивность изнашивания.

Так как срок службы приборных передач измеряется тысячами часов, а приработка зубьев завершается в течение нескольких десятков часов, интерес представляет интенсивность изнашива­ ния Un в установившийся период. Утонение зубьев в период при­ работки весьма мало, и им можно пренебречь. Интенсивность изнашивания в установившийся период

работки и число циклов нагружений, соответствующее этому

Полагая, что толщина изношенного слоя зубьев приборных •колес равномерна по высоте, долговечность передачи при извест­ ной интенсивности изнашивания Un определяется по формулам:

шиваемого слоя на зубья шестерни и колеса; и :— передаточное число передачи.

Значения б х и б 2 назначаются в зависимости от требований, предъявляемых к передаче. Если по условиям эксплуатации при­

вому ходу, то при достаточной изгибной прочности зубьев за

Для зубчатых колес с поверхностным упрочнением за предель­ ную величину б можно принимать толщину упрочненного слоя, поскольку после его изнашивания интенсивность в значительной

116

степени возрастает. Если для поверхностно упрочненных зубчатых колес б = (0,5-т-1,0) Se, то число циклов нагружений зубьев ше­ стерни

Износостойкость зубчатых передач определяется большим чис­ лом факторов, среди которых важнейшими являются режимы нагружения, материалы и их твердость, условия смазывания и др.

Учитывая многообразие материалов зубчатых колес приборов и их размеров, целесообразно вначале исследовать зубчатые пере-

. дачи при постоянном межосевом расстоянии и изготовленных из одного и того же материала. В качестве такого материала принята улучшенная сталь 1Х17Н2 (HRC 28—32), так как она широко распространена в приборостроении, стоимость ее сравнительно невысока, а технология изготовления зубчатых колес из этой стали хорошо отработана.

Выбранное межосевое расстояние а = 63 мм не характерно для первых ступеней приборных редукторов, и назначение его вызвано имеющимся экспериментальным оборудованием. В даль­ нейшем влияние а на величину Un будет учтено.

Проводя исследования на зубчатых колесах при постоянном значении межосевого расстояния, был охвачен широкий диапазон геометрических параметров, так как модуль зубчатых колес изме­ нялся в пределах от 0,5 до 1 мм, а передаточное число и = 1 -е-6. Ширина зубчатых колес была равна 5 мм, что соответствует приня­ тым нормам конструирования механизмов приборов.

Важнейшими среди факторов, влияющих на интенсивность изнашивания, являются скорости скольжения vCK, удельная нагрузка q в зацеплении, суммарная скорость качения v% и при­ веденные радиусы кривизны р п р . Не рассматривалось влияние на износостойкость передачи сорта смазки, твердости, чистоты рабо­ чих поверхностей и степени точности изготовления зубчатых колес. Экспериментальные пары, изготовленные по одной технологии с точностью, соответствующей 7Х по ГОСТ 9587—61, работали при одноразовой смазке маслом ОКБ-122-7-5.

При постоянном значении ширины зубчатых колес и межосе­

изнашивания передачи.

117

118

Для получения зависимости интенсивности изнашивания зубьев от Тл, пг, тп и и при проведении опытов с целью сокращения времени и средств, а также для повышения эффективности иссле­ дований были использованы статистические методы планирования экспериментов [79; 123]. Учитывая большую трудоемкость опы­ тов, они были спланированы в соответствии с полурепликойч от полного факторного эксперимента для трех независимых пере­ менных. Полуреплика образовывалась заменой тройного взаимо­ действия четвертым фактором [79].

В табл. 5.1 приведены результаты проведенных опытов для передач, работающих на замкнутых стендах в режиме редуктора *.

Сопоставляя данные табл. 5.1, заметим, что интенсивность из­ нашивания на головках зубьев (глубина замера 0,5тп) в боль­ шинстве случаев выше, чем в полюсе или на ножках зубьев. Зна­ чительный разброс экспериментальных данных свидетельствует о существенном влиянии на интенсивность изнашивания ряда не учитываемых факторов.

При обработке экспериментальных данных табл. 5.1 получены зависимости для определения интенсивности изнашивания

вом расстоянии а = 63 мм. Проверка условия адекватности позво­ ляет утверждать, что найденные зависимости представляют мате­ матическую модель процесса изнашивания зубьев. Отсутствие в рассматриваемых уравнениях параметра и обусловлено весьма

происходит выравнивание экспериментальных данных с учетом их разброса (см. табл. 5.1). Учитывая это, при получении расчетных значений Un ^ 0 следует считать, что интенсивность изнашивания мала и не превосходит значений 0,06—0,1 мкм/млн. циклов.

Для анализа полученных уравнений построены графики за­ висимостей Un от угловой скорости, нагрузки и модуля для зубьев шестерни, показанные на рис. 5.3. Зависимость Un = f (7\; n x ; mn)

* Сравнительные испытания, проведенные на замкнутых и разомкнутых испытательных установках, показали, что интенсивность изнашивания в том

идругом случаях примерно одинакова.

**В проведении опытов и обработке экспериментальных данных принимала участие инж. К. И. Москвина.

ПО