Файл: Повышение несущей способности механического привода..pdf

Для получения зависимости интенсивности изнашивания зубьев от Тл, пг, тп и и при проведении опытов с целью сокращения времени и средств, а также для повышения эффективности иссле­ дований были использованы статистические методы планирования экспериментов [79; 123]. Учитывая большую трудоемкость опы­ тов, они были спланированы в соответствии с полурепликойч от полного факторного эксперимента для трех независимых пере­ менных. Полуреплика образовывалась заменой тройного взаимо­ действия четвертым фактором [79].

В табл. 5.1 приведены результаты проведенных опытов для передач, работающих на замкнутых стендах в режиме редуктора *.

Сопоставляя данные табл. 5.1, заметим, что интенсивность из­ нашивания на головках зубьев (глубина замера 0,5тп) в боль­ шинстве случаев выше, чем в полюсе или на ножках зубьев. Зна­ чительный разброс экспериментальных данных свидетельствует о существенном влиянии на интенсивность изнашивания ряда не учитываемых факторов.

При обработке экспериментальных данных табл. 5.1 получены зависимости для определения интенсивности изнашивания

вом расстоянии а = 63 мм. Проверка условия адекватности позво­ ляет утверждать, что найденные зависимости представляют мате­ матическую модель процесса изнашивания зубьев. Отсутствие в рассматриваемых уравнениях параметра и обусловлено весьма

происходит выравнивание экспериментальных данных с учетом их разброса (см. табл. 5.1). Учитывая это, при получении расчетных значений Un ^ 0 следует считать, что интенсивность изнашивания мала и не превосходит значений 0,06—0,1 мкм/млн. циклов.

Для анализа полученных уравнений построены графики за­ висимостей Un от угловой скорости, нагрузки и модуля для зубьев шестерни, показанные на рис. 5.3. Зависимость Un = f (7\; n x ; mn)

* Сравнительные испытания, проведенные на замкнутых и разомкнутых испытательных установках, показали, что интенсивность изнашивания в том

идругом случаях примерно одинакова.

**В проведении опытов и обработке экспериментальных данных принимала участие инж. К. И. Москвина.

ПО

характеризуют скорости скольжения в зацеплении и динамику передачи, определяемую окружной скоростью и числом зубьев колес, которое при заданном межосевом расстоянии уменьшается с увеличением модуля. С ростом момента на шестерне интенсив­ ность изнашивания уменьшается за исключением малых значений модуля и угловой скорости.

Для передач с малыми пгп при увеличении угловой скорости величина 0„ уменьшается при больших значениях Тх и растет при малых 7\. Такой характер зависимостей объясняется влиянием динамических нагрузок в зацеплении. Примерно равный наклон прямых Un = / (Тг\ пх\ тпп) для разных точек профиля свидетель­ ствует о равномерном изнашивании по профилю зубьев в период установившегося износа. Наблюдается незначительное превы­ шение Uп для точек профиля, соответствующих головкам зубьев.

120

Интенсивность изнашивания зубьев ведомых колес несколько ниже, чем зубьев ведущих колес, что объясняется нагрузочной способностью смазочной пленки. Несущая способность масляной пленки зависит не только от числа циклов нагружений рабочих поверхностей, но и от частоты, с которой происходят эти нагружения. Зубья шестерни повторно контактируют через меньший промежуток времени, чем зубья колес. Поэтому для зубьев веду-, щего колеса вероятность восстановления локальных повреждений

смазочной пленки меньше, а интенсивность изнашивания выше, чем для зубьев ведомых колес. Подтверждением этого является увеличение разницы в значениях Un для зубьев шестерни и ко­ леса с ростом передаточного числа. При передаточном же отноше­ нии и = 1 эта разница несущественна (см. табл. 5.1).

18. Исследование интенсивности изнашивания передач с различными межосевыми расстояниями

В связи с многообразием геометрических размеров зубчатых передач нельзя ограничиться исследованиями износостойкости для одного значения межосевого расстояния а. Используя методы ста­ тистического планирования экспериментов, можно выяснить влия­ ние а на Un. Но в этом случае значительно увеличивается требуе­ мое число экспериментов, которое при линейном планировании для пяти независимых переменных с учетом трехкратного повто­ рения опытов равно 96. Однако приведенные выше зависимости для а = 63 мм можно распространить на передачи с другими меж­ осевыми расстояниями путем соответствующего моделирования. Известно [125], что изнвсостойкость трущихся пар не зависит

121

от их абсолютных размеров, если параметры тепловых процессов при трении примерно одинаковы. Например, в работе [72] пока­ зано, что износостойкость образцов, имитирующих условия ра­ боты зубчатых передач, одинакова при изменении ширины по­ следних от 5 до 12 мм. Объемная температура пар трения в этом случае изменялась от 20—26 до 40—60° С. Если же изменению абсолютных размеров сопутствует изменение параметров тепловых процессов, площадей фактического контакта и частоты контактов, то износостойкость в некоторых случаях может уменьшаться в не­ сколько десятков и сотен раз [127].

Смысл моделирования заключается в предположении равенства износостойкости трущихся пар разных размеров, если они изго­ товлены из одинаковых материалов и имеют равные параметры, характеризующие изнашивание. К таким параметрам относятся прежде всего условия смазки, скорости скольжения и качения, фактические значения нагрузки и др.

Зубчатую передачу с размерами, отличающимися от рассма­ триваемой, но имеющие ту же интенсивность изнашивания, на­ зовем эквивалентной. Условия смазки и материалы эквивалентных зубчатых колес, а также степень точности их изготовления должны быть такими же, что и в рассматриваемой передаче.

Так как динамические нагрузки в зацеплении приборных зуб­ чатых передач в настоящее время не могут быть определены, то трудно обеспечить равенство степени загруженности реальной и эквивалентной передач. По этой причине условия, при которых обеспечивается равенство интенсивностей изнашивания реальной Un и эквивалентной U3n передач, могут быть найдены только опыт­ ным путем.

Экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что

3) при равенстве модуля реальной и эквивалентной передач

m,i = тэп.

Установим соотношения, необходимые для определения пара­

и d\ определяется соотношением межосевых расстояний реальной

122