Предпосылки к расчету зубчатых передач
Причины разрушения (отказов) зубьев.
Литература
1. В.А. Балдин, В.В. Галевко Детали машин и основы конструирования
– М.: ИКЦ Академкнига, 2006. – 330 с.
2. М.Н. Иванов, В.А. Финогенов Детали машин. Учебник для машиностроитель- ных специальностей вузов – М.: Высшая школа, 2005. - 408 с.: ил.
 |
Зуб подвергается изгибу, сжатию, повреждению рабочих поверхностей зубьев и износу от силы трения
, (Рис. 5), где 
f – коэффициент трения.
Рис. 5
 |
Повреждение рабочих поверхностей зубьев - усталостное выкрашивание зубьев - является основным видом повреждения. Причина усталостного разрушения вызвана переменными контактными и изгибными напряжениями
и 
(Рис. 6).
Рис. 6.
Как видно, среднее время одного цикла изменения контактного напряжения 
, то есть, оно сопоставимо со временем удара.
Выкрашивание начинается в зоне, где создаются наиболее неблагоприятные условия: большие давления и силы трения, разрыв масляной пленки и др. явления. В этой зоне появляются микротрещины, развитие которых приводит к осповидному выкрашиванию, которое разрастается и увеличивающиеся по числу и размерам раковинки, что уменьшает несущую поверхность зубьев. Начинается нарушение смазки, увеличиваются шум и вибрации. Таким образом, в месте контакта возникают контактные напряжения, вызывающие питтинг (pitting – выкрашивание) рабочей поверхности зубьев вследствие усталостного разрушения материала.
При поверхностной твердости НВ < 350 выкрашивание прекращается, происходит сглаживание поверхностей.
При твердости НВ ≥ 350 трещины на ножках зубьев вступают в зону контакта выходящими на поверхность концами. В результате – масло, находящееся в трещине, запирается и под действием внешнего давления расклинивает трещину (Рис. 7 а)). Начинается процесс прогрессирующего выкрашивания.
 |
а) б)
Рис. 7
Трещины на поверхности головок зубьев входят в зону контакта глубинными концами и, в процессе перекатывания, масло из трещин выжимается (Рис. 7 б)). Таким образом, смазка, кроме уменьшения трения, охлаждения поверхности контакта, снижения максимума контактных напряжений, может увеличивать скорость выкрашивания поверхностей контакта.