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 Fтр= Ff невелика и ее значение в расчет не принимают. На работоспособность решающее влияние оказывает напряжение изгиба σu, возникающее в поперечных сечениях зубьев и контактные напряжения σн, возникающие в поверхностных слоях зубьев. Напряжение изгиба является причиной поломок σu зубьев, а контактные напряжения σн, 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 σн не зависит от модуля. Величина напряжений изгиба σu может быть уменьшена путем увеличения модуля “m”.

Зубья открытых передач рассчитывают только на изгиб.