Файл: Повышение несущей способности механического привода..pdf

Зависимости для определения аНр при этом виде разрушения можно представить в следующем виде:

для данного материала и термообработки. Однако многочислен­ ные данные свидетельствуют о большом влиянии величины сум­ марной скорости качения & 2 , равной абсолютной величине алгеб­ раической суммы скоростей качения касающихся точек контак­ тирующих поверхностей [20, 89, 150 и др. ] . По этим данным, например, с увеличением vz от 5 до 45 м/с несущая способность, лимитируемая сопротивлением выкрашиванию, возрастает в 2,5 раза. Положительное влияние скорости отмечалось при сравне­ нии состояния рабочих поверхностей быстроходных и тихоходных ступеней [87, 154]. Но наличие выкрашивания (и порой даже очень значительного) не всегда позволяет сделать правильный вывод о доле потерянной работоспособности. Имеющиеся крите­ рии выкрашивания условны и существенно отличаются у разных исследователей [67]. При определении предельной нагрузки исходят из числа ямок, приходящихся на зуб или на единицу поверхности [119]; за предельную принимается также нагрузка', при которой площадь, пораженная выкрашиванием, составляет некоторую заданную часть рабочей поверхности [90, 155]. Чем больше и2 и меньше колебания нагрузки, тем точнее отмеченные критерии могут отразить существо дела. При очень больших vx (например, превышающих 40 м/с) появление даже небольшого выкрашивания очень часто может оказаться признаком неизбеж­ ности быстро прогрессирующей формы этого разрушения.

При малых скоростях, больших колебаниях нагрузки и дей­ ствии кратковременных перегрузок упомянутые выше критерии выкрашивания, по которым устанавливаются предельные вели­ чины контактных напряжений^ в очень малой степени могут ха­ рактеризовать долю потеренной работоспособности и являются весьма условными показателями. При малых скоростях и при большой степени выкрашивания передача может работать при неощутимых признаках изменения эксплуатационных показате­ лей (вибраций, шума, потерь на трение) в течение времени, кото­ рому соответствует число циклов N, во много раз превышающее NH6. При указанном режиме, помимо разрушений, связанных с развитием усталостных трещин, возможны или даже неизбежны повреждения неусталостного характера (в результате адгезион­ ных процессов, пластического деформирования и т. д.), меня­ ющих характер развития выкрашивания или даже полностью исключающих его появление. Но интенсивность износа даже при он, существенно превышающих (например, на 40%) допустимые

18

значения, полученные по используемым в настоящее время крите­ риям выкрашивания, обычно очень мала и вызванное ею утонение зубьев даже при N3, в несколько раз превышающем, NH6 (при твердостях рабочих поверхностей < # В 3 5 0 ) , составляет очень малую часть начальной толщины. Незначительна обычно при малых скоростях и доля потерянной работоспособности.

Переменные нагрузки и повторные кратковременные пере­ грузки, задерживая или предупреждая развитие опасных форм выкрашивания, могут оказаться источником повышения несущей способности по сравнению с принимаемой (см., например, [102]).

Критерии выкрашивания, как правило, принимаются инва­ риантными к углу наклона зуба. Это не отражает существа дела, поскольку влияние одной и той же степенипоражения выкраши­ ванием на эксплуатационные свойства косозубых и прямозубых передач не одинаково. В прямозубых передачах повреждению от выкрашивания в первую очередь подвержена зона однопарного зацепления, развитие его с последующим обминанием при­ водит к нарушениям в работе передачи, снижающим эксплуата­ ционные показатели даже при сравнительно малых скоростях. Этого не наблюдается при малых и средних скоростях в косозубых

Из стендовых испытаний передач с твердостью рабочих поверх­

более низким степеням точности по ГОСТ 1643—56, возникает выкрашивание. В зависимости от погрешностей, характеризу­ ющих прилегание, выкрашивание может распространиться на некоторую часть поверхности ножек. В то же время на поверх­ ности зубьев прямозубой передачи будет отсутствовать выкраши­ вание. Это объясняется тем, что прямозубой передаче в зоне минимальной контактной прочности (при отсутствии перекосов) действительная длина контактной линии равна ширине зубчатого венца, так как в работе находится только одна пара зубьев.

Таким образом, действительная длина линии контакта равна теоретической и удельные нагрузки могут быть близкими к рас­ четным. В косозубой передаче теоретически должно участвовать в работе не менее двух пар зубьев, но вследствие погрешностей изготовления неизбежна, по крайней мере в первый период ра­ боты, значительная равномерность распределения нагрузки среди

ствие касания там, где теоретически оно имеется (см. стр. 37). Неравномерность увеличивается вследствие концентрации удель­ ных нагрузок к полюсу, вызванной . переменностью величины суммарной жесткости и влиянием (в первый период работы) лриработочного износа, зависящего от начальной чистоты по­ верхностей. Это приводит к возникновению на отдельных участ­ ках давлений существенно больших, чем в прямозубой передаче, обуславливающих возникновение выкрашивания. Однако при данном уровне нагрузки возникшее выкрашивание, а также приработочный износ и возможное пластическое деформирование вызовут разгрузку первоначально перегруженных зон и развитие выкрашивания прекратится и оно не возникнет при дальнейшем

косозубой передачи воспользоваться приведенными выше крите­ риями, то придется признать появившееся выкрашивание про­ грессивным и косозубую передачу — потерявшей ресурс работо­ способности.

Неприемлемы существующие критерии выкрашивания и для косозубых эвольвентных передач с высоким перепадом твердости (например, при НВ1—НВ2'> НВ1Щ. В этом случае [71; 87] в первый период работы удельные нагрузки на ножках колеса существенно превышают допустимые для них величины и возни­ кает выкрашивание, разгружающее их. При использовании полной несущей способности таких передач вся поверхность ножек усеяна мелкими раковинами выкрашивания и при этом передача может

Величина показателя степени т наклонного участка кривой усталости колеблется от 4 до 16. Такой разброс в величинах NH6 и т приводит к весьма существенным расхождениям & конечных результатах расчета при использовании различных методов.

При относительно небольших Ыэ (близких, например, к числу циклов, принимаемому за базовое) использование для расчетов кривых контактной усталости, базирующихся на существующих критериях выкрашивания, приводит к серьезным погрешностям, поскольку к моменту развития выкрашивания до состояния, принимаемого в соответствии с существующими данными за пре­ дельные, не наблюдается каких-либо отклонений от нормальной работы. Но при этом предполагается (не всегда справедливо),

20

что выкрашивание, развиваясь, выведет передачу из строй. Процесс-этот длителен и негативное влияние его может про­ явиться только при весьма продолжительной работе. Отсюда

с неоправданным занижением несущей способности. Отклонения от действительного результата увеличиваются с уменьшением N3. Это известно из опыта эксплуатации передач кратковременного действия.

к данным экспериментов и эксплуатации. Однако в этой области необходимы даль­

Слабо изучен вопрос о несущей способности открытых пере­ дач, в которых обычно наблюдается удаление поверхностных слоев в результате различных видов износа неусталостного ха­ рактера. Протекание этого процесса в зависимости от видов износа и их сочетаний, геометрии зацепления, кинематики и смазки очень мало изучено.

В этих передачах редко наблюдается выкрашивание и связано это с тем, что в результате неусталостных видов износа поверх­ ностные слои обычно снимаются еще до тога, как успевают в них развиться усталостные трещины. Возможно, что именно это обстоя­ тельство явилось причиной появления рекомендации [54], в соот­ ветствии с которыми допускаемые напряжения для открытых

тельно к реечной передаче судоподъемника Красноярской ГЭС, допускаемое напряжение составляет приблизительно 55% от допускаемого напряжения для закрытой передачи. Нетрудно

восьми. Это свидетельствует о необходимости осторожного под­ хода к проектированию открытых передач.

Ориентировочно можно рекомендовать их рассчитывать (при достаточной смазке и отсутствии интенсивного образивного из­ носа) по нормам, предназначенным для закрытых передач, если сравнительно невелико эквивалентное число циклов изменения напряжений, например не превышает 2-107 .

Эта рекомендация несмотря на ориентировочность может пре- _ дупредить или заметно уменьшить появление открытых передач с недопустимо низкой долговечностью.

В условиях малой интенсивности износа и допущения зна­ чительного уменьшения толщины зуба (например, на 25%

21