2.4. Силы в зацеплении цилиндрических прямозубых и косозубых колес.

F_t – окружная сила;

F_a – осевая сила;

F_r – радиальная сила;

F_n – результирующая сила;

У прямозубых колес угол β=0 => отсутствуют осевые силы.

2.5. Основные причины выхода из строя зубчатых колес и методы расчета, обеспечивающие работоспособность зубчатых передач. Основные виды разрушения зубьев

– поломка зуба наиболее опасный вид разрушения, вызванный большими перегрузками. Меры предотвращения: увеличение модуля, положительное вмещение при нарезании зуба, ТО, наклеп, уменьшение концентраций нагрузок по краям;

– усталостное выкрашивание (питтинг) в случае, когда площадь контакта мала. Меры: повышение твердости путем ТО, повышение степени точности;

– разрушение торцов зубьев (в коробках передач);

– пластические течения материала в тяжелонагруженных тихоходных передачах. Меры: повышение твердости пов-тей и вязкости масла;

– коррозионнвй и абразивный износ в открытых передачах. Меры: повышение твердости, защита от загрязнения, использование вязких масел;

– заедание зубьев – схватывание поверхностей при недостаточной смазке. Меры: эффективно азотирование или цианирование;

– отслаивание из-за перегрузок.

Наиболее изученным является выкрашивание, выработаны нормы допускаемых контактных напряжений.

Основные критерии работоспособности

Это контактная прочность рабочих поверхностей зубьев и прочность зубьев при изгибе:

1. Расчет на контактную прочность рабочих поверхностей зубьев включает: а) расчет на выносливость для предотвращения прогрессивного выкрашивания; б) расчет для предотвращения остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя при действии кратковременной максимальной нагрузки.

2. Расчет зубьев на прочность при изгибе: а) расчет зубьев на выносливость при изгибе; б) расчет зубьев для предотвращения остаточных деформаций или образование первичных трещин при действии кратковременной максимальной нагрузки.

В этих расчетах должно выполняться условие прочности , где σ — расчетное напряжение, зависящее от размеров передачи, величины и характера нагрузки; [σ] — допускаемое напряжение, зависящее от материала, его химико-термической обработки и технологии изготовления зубчатых колес.

2.6. Понятие о коэффициенте расчетной нагрузки для зубчатых передач. Коэффициенты концентрации и динамичности нагрузки, их физический смысл: от каких параметров зависят величины этих коэффициентов.

При работе передачи в зубчатом зацеплении возникают дополнительные нагрузки из-за ошибок изготовления и условий эксплуатации.

В расчетах на контактную выносливость при действии постоянной нагрузки принимают номинальный момент на шестерне T₁, умноженный на коэффициент нагрузки K_H, а в расчетах на изгибную выностливость коэффициент K_F:

При переменном режиме нагружения под T₁ понимают наибольший вращающий момент на шестерне в условиях нормально протекающего процесса эксплуатации.

1) – учитывают внутреннюю динамическую нагрузку. Они определяются по таблице в зависимости от вида передачи, твердости колес, окружной скорости, а также степени точности.

Из-за погрешностей нарезания зуба следует непостоянство мгновенных значений передаточного отношения и ошибки основного шага, появляется дополнительный динамический момент и в точке соприкосновения зубьев происходит кромочный удар, увеличивающий динамическую нагрузку.

2) – учитывают неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий. Определяются по номограммам в зависимости от коэффициента ψ_bd , схемы зацепления и твердости зубьев.

Неравномерность распределения нагрузки по ширине колеса связана с деформацией валов, корпусов, опор и самих зубчатых колес, а также погрешностями изготовления передач.

3) – учитывают распределение нагрузки между зубьями в связи с погрешностями изготовления шестерни и колеса, определяются по формулам:

– для прямозубых передач

– для косозубых

– степень точности по нормам плавности (5...9),

α – коэф-т, зависящий от твердости колес.