Корзина
14 отзывов
Сезонная скидка на услуги моделирования - 15 %Заказать со скидкой
+380675621103
Расчет на прочность зубьев эвольвентных передач.

Расчет на прочность зубьев эвольвентных передач.

Расчет на прочность зубьев эвольвентных передач.
Порядок расчет на прочность зубьев эвольвентных передач

08.04.15

Расчет на прочность зубьев эвольвентных передач.

При работе зубчатой передачи между зубьями сопряженных зубчатых колес возникает сила давления F (рис. 1), направленная по линии зацепления. Кроме того, от скольжения зубьев между ними образуется сила трения Fƒ=ƒF, где ƒ — коэффициент трения. Сила Fƒ невелика по сравнению с силой F, поэтому при выводе расчетных формул ее не учитывают, т. е. принимают, что сила взаимодействия между зубьями направлена по нормали к их профилям. Под действием силы F и Fƒ зубья находятся в сложном напряженном состоянии. На их работоспособность оказывают влияние напряжения изгиба σF в поперечных сечениях зубьев и контактные напряжения σH в поверхностных слоях зубьев. Оба эти напряжения, переменные во времени, и могут быть причиной усталостного разрушения зубьев или их рабочих поверхностей.Напряжения изгиба σF вызывают поломку зубьев, а контактные напряжения σH — усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев. Поломка зубьев — опасный вид разрушения, так как при этом может выйти из строя не только зубчатая передача, но и валы иподшипники из-за попадания в них отколовшихся кусков зубьев. Поломка зубьев возникает в результате больших нагрузок, в особенности ударного действия, и многократных повторных нагрузок, вызывающих усталость материала зубьев. Во избежание поломки зубьев их рассчитывают на изгиб. Усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев — распространенный и опасный вид разрушения большинства закрытых и хорошо смазываемых зубчатых передач. Выкрашивание заключается в том, что при больших контактных напряжениях на рабочей поверхности зубьев (обычно на ножках, вблизи полюсной линии) появляются усталостные трещины. Это приводит к выкрашиванию мелких частиц материала зубьев и образованию небольших осповидных углублений, которые затем под влиянием давления масла, вдавливаемого с большой силой сопряженным зубом в образовавшиеся углубления и трещины, растут и превращаются в раковины. Для предотвращения выкрашивания зубьев их рассчитывают на контактную прочность.

 

Рис. 1

К основным видам разрушения рабочих поверхностей зубьев помимо выкрашивания относятся также абразивный износ зубьев и их заедание. Абразивный износ рабочих поверхностей зубьев возникает в открытых передачах при попадании на зубья пыли, грязи, песчинок, играющих роль абразивного материала. Абразивному износу подвергаются также зубья закрытых передач таких машин, как горные, сельскохозяйственные, строительные, транспортные и прочие, работающие в среде, загрязненной абразивными частицами. В открытых и закрытых зубчатых передачах, зубья которых подвержены износу, выкрашивание возникает очень редко. Рабочие поверхности зубьев этих передач истираются раньше, чем в них появляются усталостные трещины. Заедание зубьев происходит в высоконагруженных и высокоскоростных передачах из-за разрыва масляной пленки или отсутствия смазки зубьев. При этом частицы материала отрываются от рабочей поверхности зубьев одного из зубчатых колес и привариваются к рабочей поверхности зубьев другого зубчатого колеса с образованием наростов, которые задирают сопряженные зубья, оставляя на них глубокие борозды.

Bo избежание поломки и выкрашивания рабочих поверхностей зубьев их рассчитывают на изгиб по напряжениям изгиба σF; на контактную прочность по контактным напряжениям σH.

Расчет зубьев закрытых передач производят на контактную прочность и изгиб. Основным расчетом зубьев этих передач является расчет их на контактную прочность. Что касается зубьев открытых передач, то обычно ограничиваются расчетом их на изгиб.

Рассмотрим расчет зубьев наиболее распространенных передач: цилиндрических прямозубых и косозубых и конических прямозубых.

Расчет на прочность зубьев цилиндрических эвольвентных закрытых передач внешнего зацепления, состоящих из стальных зубчатых колес с модулем от 1 мм и выше, стандартизован ГОСТ 21354—75. Стандарт устанавливает структуру формул расчета зубьев на контактную усталость рабочих поверхностей зубьев и на усталость зубьев при изгибе. Для упрощения расчета зубьев в отдельных формулах ГОСТа приняты небольшие отступления, мало влияющие на конечный результат расчета. По ГОСТ 21354—75, коэффициенты, общие для расчета на контактную прочность и изгиб, обозначены К, специфические коэффициенты для расчета на контактную прочность — Z, а для расчета на изгиб — Y. При расчете зубьев на контактную прочность принят индекс H (Herz — автор теории расчетов контактных напряжений), при расчете зубьев на изгиб, который выполняют по ножке зуба, принят индекс F.

Источник: Википедия