Види руйнувань зубів і критерії роботоздатності зубчастих передач

У процесі роботи на зуби зубчастих і черв'ячних передач діють зусилля, як викликають різні види руйнувань.

Поломка зубів відбувається внаслідок дії напружень згину При цьому руйнування зароджується біля ніжки зуба з боку розтягуючих напружень. Зуби можуть зламатися через великі перенавантаження ударної або статичної дії або внаслідок багатоциклового навантаження в процесі роботи передачі (втома матеріалу). При цьому для прямозубих зубчастих передач характерною є поломка зуба по всій його довжині, а для косозубих – по косій поверхні. Це пов'язано з тим, що контакт між зубами в косозубих колесах відбувається одночасно не по всій довжині. Для запобігання поломкам зубів розраховують зубчасті передачі на згин. У разі незадовільної міцності зубчастих передач за напруженнями згину збільшують модуль зачеплення, що призводить до збільшення розмірів зуба і, як наслідок, до зменшення напружень згину. Поломка зуба – характерний вид руйнувань для відкритих передач

Викришування зубів від втоми - вид пошкоджень, пов'язаний з дією контактних напружень у зоні доторкання зубів між собою. Контакті напруження виникають у випадку взаємодії двох тіл, площа контакту яких мала порівняно з розмірами самих тіл. Контактні напруження носять локальний (місцевий) характер, вплив їх поширюється на незначні області тіл. Але величина цих напружень достатньо велика. Під їх дією у приповерхневому шарі виникають мікротріщини. Розмір цих тріщин збільшується внаслідок змінних напружень і посилюється від потрапляння в них мастила з наступним різким стисканням. У решті решт відбувається викришування зуба, що призводить до появи заглиблень, які в подальшому розвиваються у раковини. Викришування починається на зубах дещо нижче полюса зачеплення і далі поширюється на всю поверхню зубів. Викришування є характерним видом руйнувань для закритих зубчастих передач, які мають добрі умови мащення. Для запобігання викришуванню від втоми зубчасті передачі розраховують на контактну міцність. Якщо необхідно збільшити контактну міцність зубчастих передач, збільшують міжосьову відстань або твердість матеріалу.

Абразивне зношування характерне для зубчастих передач з недостатнім мащенням або відкритих передач, які працюють у середовищі, що має абразивні речовини. Це передачі транспортних, гірничих, сільськогосподарських машин. Абразивне зношування призводить до стирання поверхневого шару раніше, ніж в ньому з'являться тріщини від втоми матеріалу, тому в цих передачах не зустрічається викришування поверхневих шарів. Розрахунок на зношування достатньо складний. Тому зношування зуба враховується при розрахунках введенням додаткового коефіцієнта зношування.

Заїдання зубів і пластичні зсуви характерні для високонавантажених зубчастих передач, коли в зоні контакту виникають великі зусилля. Це призводить до розігрівання і молекулярного зчеплення матеріалів коліс з наступним вириванням більш м'якого матеріалу (заїдання зубів), або до пластичного деформування зубів при низькій твердості матеріалів коліс.