Зубчатые передачи. Их достоинство и недостатки. область применение, классификации.

Зубчатые передачи.

Зубчатая передача — это механизм или часть механизма в состав которого входят зубчатые колёса. Движение пе-редаётся с помощью зацепления пары зубчатых колёс.
Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса – индекс 2.

 

 

Достоинства и недостатки зубчатых передач

Достоинства зубчатых передач:
• Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений.
• Высокая нагрузочная способность и малые габариты.
• Большая долговечность и надёжность работы.
• Постоянство передаточного отношения.
• Высокий КПД (87-98%).
• Простота обслуживания.
Недостатки зубчатых передач:
• Большая жёсткость не позволяющая компенсировать динамические нагрузки.
• Высокие требования к точности изготовления и монтажа.
• Шум при больших скоростях.

Классификация зубчатых передач

По передаточному отношению:
• с постоянным передаточным отношением;
• с переменным передаточным отношением.
По форме профиля зубьев:
• эвольвентные;
• круговые (передачи Новикова);
• циклоидальные.
По типу зубьев:
• прямозубые;
• косозубые;
• шевронные;
• криволинейные.
По взаимному расположению осей валов:
• с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями);
• с пересекающимися осями (конические передачи);
• с перекрещивающимися осями.
По форме начальных поверхностей:
• цилиндрические;
• конические;
• гиперболоидные;
По окружной скорости колёс:
• тихоходные;
• среднескоростные;
• быстроходные.
По степени защищенности:
• открытые;
• закрытые.
По относительному вращению колёс и расположению зубьев:
• внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении);
• внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).

 

Виды разрушений зубьев

Характерные виды разрушения зубьев

Выход зубьев из строя может вызываться: а) многократно повторяющимися переменными напряжениями σН и σF, приводящими к усталостным разрушениям; б) чрезмерными единичными перегрузками, вызывающими пластические деформации или хрупкие поломки зубьев. 1. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев Причина – контактные напряжения σН и трение. Это основной вид разрушения закрытых передач (редукторов). Зубья в работе разделены слоем масла, износ их мал. Передача длительное время работает до появления на поверхности микротрещин из-за микронеровностей или других дефектов. Масло под давлением запрессовывается в трещины и способствует выкрашиванию (вырову) частиц металла. Разрушение начинается вблизи полюсной линии 1 (рис. 4.3, а), где имеют место наибольшие нагрузка Fn (зона однопарного зацепления) и сила трения Ff. Поверхность зуба покрывается «раковинами», «оспинами» 2. Глубина раковин около 0,2 мм. В мягких передачах (Н0 < 350 НВ) в результате приработки наблюдается ограниченное (начальное) выкрашивание. В твердых передачах (Н0 > 350 НВ) – выкрашивание прогрессирующее. Рис.4.3 2. Заедание зубьев наблюдается в высоконагруженных и высокоскоростных зубчатых, а также червячных передачах. В местах контакта из-за трения развивается высокая температура, способствующая снижению вязкости масла, разрыву масляной пленки и образованию металлического контакта зубьев. Происходит молекулярное сцепление (микросварка) частиц металла. Растет сопротивление вращению, наросты металла на зубьях задирают рабочие поверхности сопряженных зубьев. 3. Поломка зубьев. Причина – напряжение изгиба σF. Это основной вид разрушения высокотвердых (Н0 ≥ 56 HRC) и открытых передач. В открытых передачах в результате плохой смазки и абразивного истирания поверхностей зубьев от грязи выкрашивание не успевает развиться, но уменьшаются размеры сечений зубьев, растут напряжения изгиба σF. Возрастают зазоры, удары, шум. Усталостная поломка в этом случае связана с развитием трещин 3 на растянутой стороне ножки зуба (рис.4.3, б). В высокотвердых передачах зубья хрупкие, поверхность их имеет хорошее сопротивление выкрашиванию, но хуже противостоит прогрессирующему трещинообразованию в основании зуба. 4. Смятие рабочих поверхностей (пластические сдвиги) или хрупкое разрушение (Н0 ≥ 56 HRC) зубьев при кратковременных значительных перегрузках или ударном приложении нагрузки. 5. Отслаивание твердого поверхностного слоя при значительных контактных напряжениях и зарождении усталостных трещин в глубине под упрочненным слоем.

 

Материялы зубчатых колес