Виды разрушения зубьев

При работе зубчатой передачи между зубьями сопряженных зубчатых колес возникает сила давления «F», направленная по линии зацепления (рис. 13.1). Возникающая сила трения F_тр= Ff невелика и ее значение в расчет не принимают. На работоспособность решающее влияние оказывает напряжение изгиба σ_u, возникающее в поперечных сечениях зубьев и контактные напряжения σ_н, возникающие в поверхностных слоях зубьев. Напряжение изгиба является причиной поломок σ_u зубьев, а контактные напряжения σ_н, вызывают усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев.

Рис. 13.1. Изгибающие и контактные напряжения

Поломка зубьев (рис. 13.2, а) является наиболее опасным видом их разрушения. Поломка возникает в результате больших нагрузок, особенно ударного воздействия многократно повторяющихся нагрузок. Эти вызывают усталость материала зубьев. Для предотвращения поломки зубьев, их рассчитывают на изгиб.

Рис. 13.2. Виды износа зубьев: а) излом зуба по косому сечению; б) усталостное выкрашивание; в) уменьшение ширины зуба;
г) заедание

Усталостное выкрашивание (рис. 13.2, б) поверхностных слоев зубьев является самым распространенным и опасным видом разрушений рабочих поверхностей зубьев. Этот вид разрушений заключается в том, что при больших контактных напряжениях на рабочей поверхности зубьев (на ножках, вблизи полюсной линии) появляются усталостные трещины. Это приводит к выкрашиванию мелких частиц материала зубьев и образованию небольших осповидных углублений. Под влиянием давления масла, вдавливаемого с большой силой сопряженным зубом в эти углубления и трещины, они растут и превращаются в раковины. Для предотвращения выкрашивания зубьев их рассчитывают на контактную прочность.

Уменьшение ширины зуба (рис. 13.2, в) – наиболее характерная причина выхода из строя открытых передач или закрытых передач с плохими уплотнителями, работающих в абразивной среде.

Заедание зубьев (рис. 13.2, г) характеризуется в местном молекулярном сцеплении материала поверхностей контакта при отсутствии между ними смазочной плёнки.

Поломка и выкрашивание являются основными видами разрушений. А контактная прочность и прочность на изгиб зубьев в свою очередь являются главными критериями работоспособности зубчатой передачи.

Закрытые передачи рассчитывают на изгиб и на контактную прочность зубьев. При этом основным является расчет на контактную прочность, т.к. величина контактных напряжений σ_н не зависит от модуля. Величина напряжений изгиба σ_u может быть уменьшена путем увеличения модуля “m”.

Зубья открытых передач рассчитывают только на изгиб.