| Задание: |
Виды разрушения зубьев. Материалы зубчатых колёс.Основные параметры зубчатого зацепления. Общие сведения
При
передаче вращательного момента в зацеплении действует нормальная сила
Fn и сила трения Rf, связанная со скольжением. Под действием этих сил
зуб находиться в сложном напряженном состоянии. Решающее влияние на его
работоспособность оказывают контактные напряжения и напряжения изгиба ,
изменяющиеся во времени по некоторому прерывистому отнулевому циклу.
Переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев:
излома зубьев от напряжений изгиба и выкрашивания рабочих поверхностей
зубьев от контактных напряжений. С контактными напряжениями и трением в
зацеплении связаны также износ, заедание и другие виды повреждения
поверхностей зубьев
2 Виды разрушений зубчатых колес
а) Излом зубьев. Различают
два вида излома зубьев. Излом от больших перегрузок, а иногда от
перекоса валов и неравномерной нагрузки по ширине зубчатого венца и
усталостный излом, происходящий от длительного действия переменных
напряжений изгиба , которые вызывают усталость материала зубьев. Усталостные
трещины образуются чаще всего у основания зуба на той стороне, где от
изгиба возникают напряжения растяжения. Для предупреждения усталостного
излома применяют: колёса с положительным смещением при нарезании зубьев;
термообработку; дробеструйный наклёп; жёсткие валы, увеличивают модуль и
др.
б) Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев. Основной вид
разрушения поверхности зубьев для большинства закрытых быстроходных
передач, работающих при смазке. Возникает вследствие длительного
действия переменных контактных напряжений , вызывающих усталость
материала зубьев. Выкрашивание обычно начинается вблизи полюсной лини на
ножках зубьев, где развивается наибольшая сила трения, способствующая
пластичному течению материала и образованию микротрещин на поверхности
зубьев. Развитию трещин способствует расклинивающий эффект смазочного
материала, который запрессовывается в трещины зубьев при зацеплении.
Повторяясь, такое действие приводит к откалыванию частиц металла
поверхности зубьев и к образованию вначале мелких ямок, переходящих
далее в раковины. При выкрашивании нарушается условия образования
сплошной масляной плёнки, появляется металлический контакт с последующим
быстрым износом или задиром поверхности. Для предупреждения
усталостного выкрашивания повышают твёрдость поверхности зубьев и
степень их точности, правильно выбирают сорт масла и др.
Так как контактные напряжения являются причиной усталостного разрушения,
то основным критерием работоспособности и рассвета закрытых передач
является контактная прочность рабочих поверхностей зубьев. При этом
расчёт зубьев на изгиб производят как проверочный.
В передачах, работающих, со значительным износом (открытые передачи),
выкрашивания не наблюдается, так как изнашивание поверхностных слоёв
зубьев происходит раньше, чем появляются трещины.
в) Изнашивание зубьев. Основной вид разрушения зубьев открытых
передач, а также закрытых, но недостаточно защищённых от загрязнения
абразивными частицами (пыль, песчинки, продукты износа и т.п.). Такие
передачи встречаются в сельскохозяйственных, транспортных,
грузоподъёмных машинах и т.п. По мере изнашивания первоначальный
эвольвентный профиль зубьев искажается увеличиваются зазоры в
зацеплении, возникают динамические нагрузки и повышенный шум. Прочность
изношенного зуба понижается вследствие уменьшения площади поперечного
сечения, что может привести к излому зуба. Основные меры предупреждения
износа – повышение твёрдости зубьев, защита от загрязнения и др.
г) Заедание зубьев происходит преимущественно в высокоскоростных
быстроходных передачах. В месте контакта зубьев развиваются высокие
давления и температура, масляная плёнка разрывается и появляется
металлический контакт. Здесь происходит как бы сваривание частиц металла
с последующим отрывом их от менее прочной поверхности. Образовавшиеся
наросты на зубьях задирают поверхности других зубьев, оставляя на них
широкие и глубокие борозды в направлении скольжения. Для предупреждения
заедания повышают твёрдость рабочих поверхностей зубьев, применяют
противозадирочные масла и другие меры, что и против изнашивания.
3 Методы изготовление зубчатых колес
Широкое
распространение зубчатых передач делает необходимой большую
научно-исследовательскую работу по вопросам конструирования и технологии
изготовления зубчатых колёс и всестороннюю стандартизацию в этой
области. Заготовки зубчатых колес получают литьем, ковкой в штампах или
свободной ковкой в зависимости от материала, формы и размеров. Зубья
колес изготовляют накатыванием, нарезанием, реже литьем.
Накатывание зубьев. Применяется в массовом производстве.
Предварительное формообразование зубьев цилиндрических и конических
колес производится горячим накатыванием. Венец стальной заготовки
нагревают токами высокой частоты до температуры ~1200°С, а затем
обкатывают между колесами-накатниками. При этом на венце выдавливаются
зубья. Для получения колес более высокой точности производят последующую
механическую обработку зубьев или холодное накатывание — калибровку.
Холодное накатывание зубьев применяется при модуле до 1 мм.
Зубонакатывание — высокопроизводительный метод изготовления колес, резко
сокращающий отход металла в стружку.
Нарезание зубьев. Существует два метода нарезания зубьев: копирование и обкатка.
1.Метод копирования заключается в прорезании впадин между зубьями
модульными фрезами : дисковыми или пальцевыми . После
прорезания каждой впадины заготовку поворачивают на шаг зацепления.
Профиль впадины представляет собой копию профиля режущих кромок фрезы,
отсюда и название — метод копирования. Метод копирования —
малопроизводительный и неточный, применяется преимущественно в ремонтном
деле. 2. Методом обкатки нарезания зубьев основан на воспроизведении
зацепления зубчатой пары, одним из элементов которой является режущий
инструмент — червячная фреза ,долбяк или реечный долбяк — гребенка . Червячная фреза имеет в осевом сечении форму
инструментальной рейки. При нарезании зубьев заготовка и фреза вращаются
вокруг своих осей, обеспечивая непрерывность процесса. Нарезание зубьев
червячными фрезами широко применяют для изготовления цилиндрических
колес с внешним расположением зубьев. Для нарезания колес с внутренним
расположением зубьев применяют долбяки. Гребенками нарезают прямозубые и
косозубые колеса с большим модулем зацепления.Отделка зубьев. Зубья
точных зубчатых колес после нарезания подвергают отделке шевингованием,
шлифованием, притиркой или обкаткой. Шевингование применяют для тонкой
обработки незакаленных колес. Выполняют инструментом — шевером, имеющим
вид зубчатого колеса с узкими канавками на поверхности зубьев. Вращаясь в
зацеплении с обрабатываемым колесом, шевер снимает режущими кромками
канавок волосообразные стружки с зубьев колеса.
Шлифование применяют для обработки закаленных зубьев. Выполняют
шлифовальными кругами способом копирования или обкатки. Притирку
используют для отделки закаленных зубьев колес. Выполняют притиром –
чугунным точно изготовленным колесом с использованием притирочных
абразивных паст.
Обкатка применяется для сглаживания шероховатостей на рабочих
поверхностях зубьев незакаленных колес. В течение 1…2 мин зубчатое
колесо обкатывается под нагрузкой с эталонным колесом большой твердости.
При изготовлении зубчатых колес неизбежны погрешности в отклонениях
шага, профиля зуба, межосевого расстояния и др. Эти погрешности приводят
к преждевременному разрушению передачи. Точность зубчатых колес
регламентируется стандартами, в которых предусмотрено 12 степеней
точности в порядке убывания. Наибольшее распространение получили 6, 7,
8, 9 степени точности. Ответить на вопросы. Причины и характер разрушения
зубьев?
- При
каких условиях назначают картерное смазывание (окунанием)?
- Планетарные и дифференциальные передачи. Наиболее
распространенные схемы и их возможности.
- Планетарные зубчатые передачи с внутренним и наружным
зацеплением зубьев.
- По каким параметрам оптимизируют конструкцию зубчатых передач.
- Понятие внешнего окружного модуля для конической передачи.
- Понятие модуля зубчатой передачи.
- Почему передача называется волновой?
- Принцип работы зубчатой передачи. Недостатки передачи.
|