Зубчатые передачи. Виды повреждений зубьев зубчатых колес
Принцип действия и классификация зубчатых передач рассмотрены в курсе ТММ. В курсе «Детали машин» изучают методы расчета зубчатых передач на прочность и долговечность.
Основные достоинства зубчатых передач:
- высокая нагрузочная способность;
- надежность работы в широком диапазоне скоростей и нагрузок;
- большая долговечность;
- постоянство передаточного отношения;
- высокий к.п.д.
Среди недостатков можно отметить:
- повышенные требования к точности изготовления;
- шум при высоких скоростях;
- высокую жесткость, не позволяющую компенсировать динамические нагрузки.
Отмеченные недостатки не снижают существенного преимущества зубчатых передач перед другими видами передач, что предопределяет их широкое применение в технике.
При передаче вращающего момента зубья находятся в сложном напряженном состоянии. Причем эти напряжения являются переменными. Поэтому зубья могут выходить из строя в результате усталостного разрушения:
- излома зубьев от напряжений изгиба;
- выкрашивания рабочих поверхностей зубьев от контактных напряжений.
Поломка зубьев является наиболее опасным видом разрушения. Выходит из строя колесо, а обломки зуба, попадая между вращающимися деталями, могут привести к выходу из строя валов, подшипников и других деталей. Поломка зубьев может вызываться большими перегрузками или длительной переменной нагрузкой, под действием которой в зонах концентрации напряжений образуется и развивается усталостная трещина. Для предупреждения поломки зубьев их рассчитывают на изгибную прочность (выносливость).
|
|
|
Усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев является наиболее распространенным видом повреждений зубьев для большинства хорошо смазываемых и защищенных от загрязнений зубчатых колес. Выкрашивание или отрыв от рабочей поверхности зубьев мелких частиц металла приводит к образованию ямок, раковин. Выкрашивание носит усталостный характер. В результате зацепления зубьев контактные напряжения в каждой точке рабочей поверхности зубьев изменяются по отнулевому циклу. Усталостные трещины обычно зарождаются у поверхности, где возникает концентрация напряжений из-за микронеровностей. Для предупреждения усталостного выкрашивания зубчатую передачу рассчитывают на контактную выносливость.
Ступенчатое регулирование выполняют в коробках скоростей с зубчатыми колесами, в ременных передачах со ступенчатыми шкивами и т.п. Бесступенчатое регулирование - с помощью фрикционных или цепных вариаторов. Механические передачи ступенчатого регулирования с зубчатыми колесами обладают высокой работоспособностью и поэтому широко применяются в машиностроении. Механические передачи бесступенчатого регулирования обладают меньшей нагрузочной способностью и имеют меньшее распространение. Конкурентами этих передач являются гидравлические передачи, которые позволяют передавать большие мощности и иметь сравнительно простую систему автоматического регулирования.
|
|
|
Лекция 12
Усилия в зацеплении прямозубых цилиндрических колес и расчетная
Нагрузка
Силы взаимодействия между зубьями принято определять в полюсе зацепления. Распределенную по контактной линии нагрузку в зацеплении заменяют равнодействующей Fn, которая направлена по линии зацепления. Силами трения пренебрегают, т.к. они малы. Для удобства при расчетах равнодействующую силу раскладывают на составляющие:
- в цилиндрических прямозубых (рисунок 28а) и шевронных (рисунок 28б) передачах на окружную силу Ft и радиальную силу Fr;
- в косозубой (рисунок 28в) передаче на окружную, радиальную и осевую Fa силы. Осевая сила Fa, дополнительно нагружающая опоры валов, является недостатком косозубых передач.
 |
|
|
|
Fr=Ft∙tg∙αw
 |
а)
Fr=Ft∙tg∙αw
| |
б)
 | |||||
 | |||||
 | |||||
 | |||||
в)
Рисунок 28
В зубчатых передачах введено понятие удельной окружной силы
 |
,
где b - ширина колеса.
При работе зубчатой передачи вследствие возможных неточностей изготовления и сборки, в зацеплении возникают дополнительные динамические нагрузки. Кроме того, деформация валов и зубчатых колес приводит к неравномерному распределению нагрузки по длине зуба, вызывая ее концентрацию. Поэтому при расчетах берут расчетную удельную нагрузку:
(контактная выносливость); 
(изгиб).
Здесь WHt, WFt - расчетная удельная окружная сила при расчетах передачи
на контактную выносливость и изгибную прочность;
KHβ, KkFβ - коэффициенты концентрации нагрузки, учитывающие неравномерность распределения нагрузки по длине зуба;
KHv, KHv - коэффициенты, учитывающие наличие динамических нагрузок.
|
|
|
Определение расчетного контактного напряжения на поверхности зуба
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 169; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!