4.7 Виды повреждения зубьев.
Независимо от характера передаваемой нагрузки зубья колес всегда нагружаются переменными контактными и изгибными напряжениями.
Нормальная к профилю зуба сила вызывает контактные Fn напряжения σн, а момент этой силы вызывает напряжения изгиба σF.
Кроме того, вследствие скольжения профилей возникает сила трения
Неточности изготовления зубчатых колес и деталей передач, а также неточности сборки, недостаточная жесткость деталей являются причиной вибрации, шума, нарушения смазки и нагревания, перегрузок статического или ударного характера.
Циклическое изменение напряжений может быть причиной поломки зубьев и усталостного выкрашивания их поверхностей, а трение в зацеплении вызывает износ и заедание зубьев.
Указанные особенности работы зубчатых передач приводят к различным повреждениям зубьев.
- Поломка зубьев.
При статических или ударных перегрузках происходит излом зуба. Излом зубьев является следствием повторно-переменных напряжений изгиба. Усталостные трещины образуются у основания зуба.
Предупреждение статического излома включает:
Защиту предохранительными муфтами, увеличение модуля m, повышение точности изготовления и сборки, а также расчеты на прочность.
- Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев
Являются основным видом разрушения зубьев закрытых передач. Возникает вследствие действия повторно-переменных контактных напряжений σн.
Усталостное выкрашивание зубьев предупреждают расчетом на контактную усталость активных поверхностей зубьев, повышением степени точности, правильным выбором сорта масла.
- Износ зубьев (истирание), абразивное изнашивание.
Является основным видом разрушения зубьев открытых передач. В результате изнашивания зубья становятся тоньше, изгибная прочность их понижается, искажается профиль, увеличивается боковой зазор в зацеплении, возрастают динамические нагрузки и шум, возникает опасность поломки зубьев.
Меры предупреждения: защита от попадания пыли и грязи, повышение твердости, применение специальных смазочных материалов.
- изнашивание при заедании
С увеличением σн и скорости скольжения возможен разрыв масляной плёнки, возникновения сухого контакта, повышение температуры до сварочной и, наконец, заедание.
При скольжении зубьев происходит отрыв частиц металла от одного зуба и образование наростов на парном зубе. Наросты образуют бороздки (задиры) на поверхности менее твёрдого зуба в направлении скорости скольжения.
Меры предупреждения: повышение твёрдости зубьев, применение противозадирных смазочных материалов, повышение точности колёс по основному шагу.
Методы расчёта предупреждающие виды повреждения зубьев представлены в ГОСТ 21354-87 они предусматривают расчёты на контактную усталость активных поверхностей зубьев и на сопротивление усталости зубьев при изгибе.
Рис 10 Распределение удельной нагрузки по ширине венца и виды повреждений зубьев:
а – изменение изгибных контактных напряжений;
б – виды разрушений зубьев;
в – распределение нагрузки по ширине венца.