Гранично допустиме спрацювання. Гранично допустиме спрацювання підшипників кочення та зубчастих коліс

Спрацьовування – процес руйнування та відділення поверхневих шарів деталі в умовах тертя. Спрацьовування є причиною поступового виходу з ладу більшості машин та їх деталей (близько 90%).

Спрацьовування деталей машин супроводжується складними фізико-хімічними явищами і багатьма факторами, що впливають на нього. Спрацьовування залежить від матеріалу і якості повер­хонь тертя, характеру й швидкості взаємного їх переміщення, характеру контакту, виду і величини навантаження, від виду тертя, мастильних матеріалів, мащення і багатьох інших факторів. Встановлено три групи видів спрацьовування в машинах — механічне, корозійно-механічне і внаслідок дії електричного струму.

Результат процесу спрацьовування – поступова зміна розмірів, форми та стану поверхні деталі – називають спрацюванням.

Розрізняють спрацювання лінійне, яке визначають за зменшенням розміру по нормалі до поверхні тертя, об'ємне — за зменшенням об'є­му, і гравіметричне - за зменшенням маси.

Спрацювання деталей поділяють на допустиме і граничне.

Допустимим називається спрацювання, при якому деталь зможе нормально працювати ще цілий міжремонтний період.

Граничним називається спрацювання, при якому подальша нормальна робота з’єднання деталей неможлива.

Допустиме і граничне спрацювання оцінюють кривою природного механічного зношування. Граничні спрацювання найчастіше встановлюють на основі даних експлуатації та ремонту машин.

Основними видами руйнування підшипників кочення є:

- втомне викришування робочих поверхонь (у більшості підшипників біжучої доріжки внутрішнього кільця, у сферичних – на зовнішніх). Це є характерним для навантажених підшипників, працюючих у маслі без забруднення; причини викришування – контактні напруження;

- руйнування кілець і тіл кочення (сколювання буртів, роздавлювання кілець або шариків; роздавлювання – явище ненормальне;

- зношення кілець і тіл кочення (робота у абразиві, незадовільні захисні пристрої);

- утворення вм’ятин на робочих поверхнях (брінелювання) при динамічних навантаженнях і великих статичних (місцеві пластичні деформації);

- руйнування сепараторів (характерне для швидкохідних підшипників).

Підшипники розраховують за критеріями витривалості (розрахунок на довговічність) і статичної вантажопідйомності (на відсутність вм’ятин).

Підшипники кочення оцінюють за зовнішніми ознаками та результатами вимірювання осьового та радіального зазорів. При зовнішньому огляді виявляють плями корозії, стан бігових доріжок, кілець, шариків або роликів, сепараторів. При наявності тріщин, раковин, надломів цих деталей підшипники бракуються. Потім перевіряють легкість обертання підшипників від руки, заїдання та шуми – не припустимі.

Спрацювання підшипників (осьовий та радіальний зазори) визначають на спеціальних пристроях різних конструкцій. Допустиме значення радіального зазору підшипників кочення тим менше, чим відповідальніше місце його встановлення. У коробках передач допускається використовувати підшипники з радіальним зазором 0,07–0,15 мм. Гранично допустимий осьовий зазор (в обидві сторони) для підшипників з зовнішнім діаметром 60-100 мм не повинен перевищувати 0,3 мм, а для підшипників з зовнішнім діаметром більше 100 мм – 0,4 мм.

Діаметри отворів під підшипники та гнізда підшипників у корпусах мають допустиме спрацювання до 0,020–0,030 мм.

Під час роботи зубчастої передачі зубці коліс періодично взаємодіють між собою. При цьому лінія контакту зубців постійно змінює своє положення на активній поверхні зубців за час знаходження їх у кон­такті. Наявність ковзання активних поверхонь призводить до виник­нення сил тертя між навантаженими зубцями. Такий складний харак­тер навантаження контакту зубців зубчастих коліс є причиною пев­них руйнувань як поверхневого шару зубців, так і зубців взагалі.

Практика експлуатації зубчастих передач показує, що найбільш характерними є такі види руйнування зубців: втомне викришування активних поверхонь, поломка зубців, відшаровування поверхневих шарів зубців, абразивне спрацювання, пластична деформація та за­їдання зубців.

Втомне викришування активних поверхонь зубців пов'язане з дією циклічно змінних контактних напружень. Ці напруження спричинюють виникнення втомних тріщин у поверхне­вих шарах матеріалу зубців, подальший розвиток яких призводить до викришування частинок металу.

В процесі зношення зубчастих коліс змінюється товщина зуба і викривляється його форма. Це призводить до порушення правильності зачеплення, в результаті чого підвищується динамічність навантаження на зубці, яка призводить до інтенсивного зношення і може стати причиною поломки зубців. В зв’язку з цим граничне зношення зубців сталевих зубчастих коліс, які працюють при колових швидкостях u>3 м/с, приймають рівним 5-10% товщини зуба, яка вимірюється за початковим колом. Для тихохідних сталевих зубчастих коліс (u<3 м/с) граничні зношення приймають рівними 10-20% товщини зуба.

Менші значення величин зношення беруться при визначенні граничних зношень зубців в сильно навантажених і реверсивних передачах при ударному навантаженні. Для чавунних зубчастих коліс ці дані зменшують на 40%.

Допустиме зношення зубців цементованих зубчастих коліс визначається в залежності від глибини цементованого шару. Найбільше зношення не повинно перевищувати 0,8 товщини цементованого шару.

В коробках передач зубці коліс, що переключаються, зношуються не тільки за товщиною, але і з торців. Допустиме торцеве зношення зубців приймають рівним 10-15% їх довжини.

Ресурс зубчастих коліс можливо визначити виходячи з умови, що глибина зношення U (мм) профілю зуба за початковим колом прямо пропорційна до потужності, яка витрачається на тертя, і до часу роботи і обернено пропорційна до площі робочої поверхні. Коефіцієнт зношення залежить від матеріалу коліс.