Види руйнування зубців та критерії розрахунку на міцність зубчастих передач.

Практика експлуатації зубчастих передач показує, що найбільш характерними є такі види руйнування зубців: втомне викришування активних поверхонь, поломка зубців, відшаровування поверхневих шарів зубців, абразивне спрацювання, пластична деформація та за­їдання зубців.

Втомне викришування активних поверхонь зубців пов'язане з дією циклічно змінних контактних напружень. Ці напруження спричинюють виникнення втомних тріщин у поверхне­вих шарах матеріалу зубців, подальший розвиток яких призводить до викришування частинок металу.

Поломка зубців внаслідок раптового характеру появи є дуже небезпечним видом їхнього руйнування. Розрізняють два види поломки зубців зубчастих передач:

а) поломка від великих перевантажень статичної або ударної дії;

б) втомна поломка, що відбувається внаслідок дії змінних напружень згину протягом порівняно тривалого строку експлуатації пе­едачі.

При поломці зубців косозубих коліс тріщина виникає біля торце­вої поверхні колеса в основі зубця (рис. 22.13, г) і розповсюджується похило по довжині зубця до його вершини.

Загальні заходи запобігання поломки зубців: збільшення модуля зубців; використання додатних коефіцієнтів зміщення при нарізу­ванні зубців; термообробка та зміцнення поверхонь зубців у зоні дії максимальних напружень; підвищення точності виготовлення та монтажу передачі; захист передачі від великих перевантажень

Відшаровування поверхневих шарів зубців спостерігається у тих випадках, коли під зміцненим поверхневим ша­ром зубців зведені контактні напруження достатньо великі. Через періодичну дію глибинних напружень під зміцненим шаром мате­ріалу можуть виникати втомні тріщини, розвиток яких спричинює відшаровування окремих ділянок поверхневого зміцненого шару. Цей вид руйнування найнебезпечніший для коліс, зубці яких мають поверхневе зміцнення (цементацію, азотування, поверхневе гарту­вання). Відшаровуванню сприяє дія підвищених навантажень на зубці.

Щоб запобігти відшаровуванню поверхневих шарів зубців, треба забезпечити відповідну товщину зміцненого шару та достатню міц­ність серцевини зубця.

Абразивне спрацювання зубців – основна при­чина виходу з ладу зубчастих передач із недостатнім змащуванням зубців. Суть його полягає в стиранні активних поверхонь зубців, яке залежить від тиску, швидкості ковзання зубців, можливості по­падання в зону зачеплення абразивних частинок та ін. Спрацювання зубців (рис. 22.13, д) може бути у відкритих передачах та недостат­ньо захищених від забруднення закритих передачах гірничого облад­нання, сільськогосподарських машинах та ін.

Пластична деформація зубців може виникнути в зоні контакту зібців, де їх матеріал знаходиться під дією значного всебічного стиску. Сили тертя спричинюють переміщення поверх­невих шарів матеріалу у напрямі вектора швидкості ковзання. При цьому на поверхні ведучих зубців поблизу полюсної лінії утворюєть­ся впадина, а на поверхні ведених зубців – виступ. Особливо знач­ні пластичні деформації виникають у зубчастих колесах, виготовле­них із матеріалів з невеликою твердістю активних поверхонь зубців. Щоб запобігти пластичним деформаціям, треба збільшити твердість зубців та використати мастила підвищеної в'язкості.

Заїдання спостерігається переважно у високонавантажених та високошвидкісних зубчастих передачах. У зоні контакту зубців цих передач розвивається висока температура, яка сприяє розриву масляної плівки і утворенню безпосереднього металевого контакту зубців. Тут відбувається зчіплювання частинок металу з подальшим відривом їх від менш міцної поверхні. Нерівності, що утворились при цьому, задирають робочі поверхні зубців у напрямі ковзання (рис. 22.13, е). Ударні навантаження, особливо кромковий удар, сприяють заїданню зубців.

Заходи запобігання проти заїдання такі самі, як і проти спрацю­вання зубців. Ефективними є азотування та ціанування зубців. Бажане використання зубців із модифікованим профілем та інтенсив­не охолодження мастила. Позитивні результати дає застосування протизадирних мастил із підвищеною в'язкістю.