Причины выхода из строя и критерии работоспособности передачи

Материалы

Зубчатые передачи. Основы расчета на контактную прочность и изгиб

Иметь представление о видах разрушения, критериях работоспособ­ности, материалах и допускаемых напряжениях зубчатых передан.

Знать геометрические, кинематические и силовые соотношения ци­линдрических зубчатых передач; формулы для расчета усилий в зацепле­нии; формулы для расчета прямозубых передач на контактную прочность и изгиб; обозначения, физический смысл и порядок определения всех входя­щих коэффициентов: коэффициентов нагрузки, коэффициента ширины колеса, коэффициента формы зуба, допускаемых напряжений.

Основные требования к материалам:

• прочность поверхностного слоя и высокое сопротивление истира­нию;

• достаточная прочность при изгибе;

• обрабатываемость, возможность получения достаточной точности и чистоты поверхности.

Основным материалом зубчатых колес является сталь, используют также чугун и пластмассу. Для уменьшения опасности повреждения по­верхности зубьев применяют термообработку. Твердость поверхности должна быть такой, чтобы получить колеса необходимой точности. Наибольшее распространение получили углеродистые стали 35; 40; 50; 50Г. Применяют легированные стали 40Х; 45ХН. Углеродистые ста­ли подвергают нормализации и улучшению, твердость поверхности 300...320 НВ.

Легированные стали закаливают, иногда применяют поверхностную закалку, цементацию, азотирование (НВ > 350).

Применение высокотвердых материалов уменьшает габаритные размеры передачи и увеличивает ее долговечность. Однако колеса из таких материалов требуют повышенной точности изготовления и монтажа, а обработку резанием производят до термообработки. Реко­мендации по выбору материалов и термообработке приводятся в табл. П7 Приложения.

Крупные зубчатые колеса из пластмассы применяют для обеспече­ния бесшумной работы. Шестерня из пластмассы работает с колесом из стали; нагрузочная способность таких передач невысока.

Для зубчатых передач основными причинами выхода из строя явля­ются повреждения поверхности:

· усталостное выкрашивание для закры­тых передач, работающих в масле, и

· износ поверхности для открытых передач.

В высоконагруженных и высокоскоростных передачах может воз­никнуть заедание — сваривание частиц металла с последующим отры­вом от менее прочной поверхности. Образовавшиеся наросты задирают рабочие поверхности.

Все виды повреждений поверхности связаны с нормальными на­пряжениями в контакте зубьев σ_Н, называемыми контактными напря­жениями.

Основными критериями работоспособности зубьев являются кон­тактная прочность и прочность при изгибе.