Зуб зубчатого колеса имеет откол 25 поверхности зуба укажите вид ремонта

дм отв / виды повреждений зубчатых передач

Виды разрушений зубьев

Правильно спроектированная и изготовленная передача при вы­полнении всех правил эксплуатации не должна перегреваться и произво­дить при работе сильного шума. Появление значительного перегрева и чрез­мерного шума свидетельствует о недостатках в работе передачи, связанных с ее конструкцией, изготовлением, неправильным выбором смазочного материала или возможными повреждениями зубьев. Наблюдаются следующие виды разрушения зубьев: пластическая деформация рабочих поверхностей, их поломка, изнашивание, заедание, выкрашивание рабочих поверхностей.

Поломка зубьев. Этот вид разрушения зубьев полностью выводит передачу из строя. Чаще поломка наблюдается у основания зуба (рис.25) вследствие периодического действия переменной нагрузки F, имеющей отнулевой, пульсирующий характер, а также в ре­зультате значительной кратковременной перегрузки (ударной нагрузки). Если зуб работает одной стороной, то первоначальная трещина, как пра­вило, образуется в зоне растяжения. Трещинараспространяется вдоль ос­нования ножки зуба, а иногда к его вершине или по какой-то рабочей части зуба.

Рис. 25. Виды разрушений зубьев. Излом зуба

Излом зуба может привести к весьма тяжким последствиям вплоть до разрушения валов и подшипников, а иногда и всего механизма. Для предупреждения излома проводится расчёт зуба по напряжениям изгиба. Такой расчёт для закрытых передач выполняется в качестве проверочного после расчёта на контактные напряжения. Для открытых передач, где высока вероятность случайных перегрузок, этот расчёт выполняется как проектировочный.

Долговечность зубьев можно повысить, увеличив прочность основания зуба и уменьшив концентрацию напряжений в опасном сечении, увеличив модуль передачи.

Выкрашивание рабочих поверхностей зубьев. Этот вид повреждения зубьев является наиболее серьёзным и распространённым дефектом поверхности зубьев даже для закрытых хорошо смазываемых и защищённых от загрязнения передач и нарушает нормальную работу всей передачи, но не выводит ее из строя полностью. Чаще это повреждение наблюдается в закрытых переда­чах, работающих при обилии смазочного материала. Выкрашивание носит усталостный характер и вызвано контактными напряжениями, которые изменяются по отнулевому пульсирующему циклу. Выкрашивание приводит к повышению контактного давления и нарушению работы передачи. В открытых передачах поверхностные слои истираются раньше, чем в них появляются усталостные трещины, поэтому выкрашивание появляется весьма редко. Выкрашивание по­верхности зубьев возникает на ножках зубьев колес вблизи полюсной ли­нии (рис.26). Смазочный материал, который заходит в микротрещины, находясь под действием внешнего давления (при работе передачи), раскли­нивает трещины. Повторяясь, такие действия приводят к откалыванию части металла (рис.27). Диаметр ямок выкрашивания (оспинок) доходит до 2-5 мм. Установлено, что чем тверже поверхности зубьев и чем меньше шероховатость их поверхностей, тем большую нагрузку они могут выдер­живать без опасности возникновения выкрашивания. Более вязкой масло способно лучше гасить динамические нагрузки на зубья и тем самым уменьшать выкрашивание поверхности зубьев.

Для предупреждения выкрашивания необходимо повышать твёрдость материала термообработкой либо повышать степень точности передачи, а также правильно назначать размеры из расчёта на усталость по контактным напряжениям.

Рис.26. Виды разрушений зубьев. Уста­лостное выкрашивание

Рис. 27. Процесс образования усталост­ных раковин в закрытой передаче

В открытых передачах выкрашивание наблюдается очень редко, так как поверхностный слой, в котором возникают начальные трещины, истирает­ся раньше, чем в нем успевает произойти усталостное выкрашивание.

Изнашивание зубьев чаще наблюдается в открытых передачах, чем в закрытых, заключается в истирании рабочих поверхностей (рис. 28) вследствие попадания в зону зацепления металлических частиц, пыли, гря­зи (абразивное изнашивание). Встречается также и в закрытых передачах, но находящихся в засорённой среде: в горных, дорожных, строительных, транспортных машинах. Является основной причиной выхода из строя передач при плохой смазке.

Рис. 28. Процесс изнашивания зубьев в открытых передачах

Изнашивание может начаться также в результате недостаточно гладкой поверхности у новой передачи и продолжаться до сглаживания неровно­стей рабочих поверхностей зубьев. У изношенных передач повышаются зазоры в зацеплении и, как следствие, усиливаются шум, вибрация, динамические перегрузки; искажается форма зуба; уменьшаются размеры поперечного сечения, а значит и прочность зуба. Основные меры предупреждения износа – повышение твёрдости поверхности зубьев, защита от загрязнения, применение специальных масел. В расчёте на контактную выносливость абразивный износ учитывается занижением допускаемых контактных напряжений.

Заедание зубьев. Наблюдается как в открытых, так и в закрытых высокоскоростных, тяжело нагруженных передачах.

Этот вид повреждения зубьев заключается в том, что под действием вы­соких давлений сопряженные поверхности зубьев сцепляются одна с дру­гой настолько сильно, что частицы металла с поверхности зубьев в зонераздавленной масляной пленки отрываются и прихватываются к поверхно­сти зубьев парного колеса; при последующем относительном движении зубьев эти частицы отрываются и делают на рабочих поверхностях борозды и задиры.Меры предупреждения здесь те же, что и при абразивном износе. Рекомендуется также фланкирование зубьев, правильный выбор сорта масла и его охлаждение.

Правильно спроектированные передачи должны быть рассчитаны так, чтобы любая из возможных причин повреждения зубьев была исклю­чена. Общепринятой методики расчета зубьев на изнашивание и заедание в настоящее время нет. Все передачи рассчитывают одинаково по контакт­ным напряжениям. Однако иногда открытые передачи рассчитывают толь­ко на изгиб по той причине, что у них в меньшей степени наблюдается яв­ление выкрашивания зубьев. Эти передачи масляной ванны не имеют, по­этому меньше подвержены выкрашиванию поверхности зубьев.

Усталостное выкрашивание, абразивный износ и заедание обусловлены поверхностной прочностью, а излом – объёмной прочностью зубьев. Поскольку поверхностные повреждения – главный вид поломок для закрытых передач, то расчёт на контактную выносливость выполняют в качестве проектировочного; расчёт на изгиб – в качестве проверочного. Для открытых передач всё наоборот, т.к. режим работы временный или даже разовый, а перегрузки значительные.

Источник

3.6. Повреждения зубчатых передач

Механическое оборудование: техническое обслуживание и ремонт / В.И. Бобровицкий, В.А. Сидоров. – Донецк: Юго-Восток, 2011. – 238 с.

Типичные повреждения рабочих поверхностей зубчатых передач определяются конструкцией и особенностями эксплуатации. Силы, действующие на зубья, вызывают изгиб, сжатие и тангенциальные деформации за счёт трения в зоне контакта. Циклическое изменение этих сил, а также изгибающие и контактные напряжения, вызванные этими силами, являются причиной поломки зубьев и усталостного выкрашивания их рабочей поверхности. Трение, возникающее в зоне контакта зубьев, вызывает износ и заедание.

Виды повреждений зубчатых передач: изменение геометрии рабочих поверхностей в результате механического, абразивного, усталостного изнашивания и схватывания сопряжённых поверхностей, вследствие чего развиваются повреждения – абразивное изнашивание, усталостное выкрашивание, заедание, задиры, сколы, трещины (рисунок 3.24).

Рисунок 3.24 – Износ зубчатых передач:
а) скол зуба; б) зона осмотра зубьев

Поломка зубьев – наиболее опасный вид разрушения. Она происходит из-за возникающих в зубьях переменных напряжений при деформации изгиба. Поломка зубьев может происходить в результате больших перегрузок ударного и статического характера, а также усталостного разрушения от действия переменных напряжений в течение длительного времени. Трещины усталости возникают у основания зуба из-за неучтённых расчётом перегрузок. Перенапряжение зубьев может вызывать концентрацию нагрузки по длине зуба вследствие неправильного монтажа (непараллельности валов), а также из-за грубой обработки поверхности впадин зубьев, заклинивания зубьев при нагреве передачи и недостаточных боковых зазорах. Чаще всего наблюдаются отколы углов зубьев, связанные с концентрацией нагрузки.

Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев – наиболее распространённый эксплуатационный вид повреждения закрытых передач. Возникает в результате действия переменных контактных напряжений в поверхностных слоях материала. В зубчатых передачах, работающих при высоких контактных напряжениях, главным образом, на ножках и у полюсной линии, появляются веерообразные микротрещины, которые, развиваясь вглубь по кругу, замыкаются, что и приводит к явлению выкрашивания. Стимулирует выкрашивание смазка, попадающая в трещины. Вследствие клиновидности трещины давление смазки возрастает по глубине и достигает максимального значения у вершины трещины. Прогрессирующий износ вызывает искажение профиля и приводит к снижению ресурса.

Абразивный износ зубьев – основной вид разрушения отрытых передач. Вид поверхности – ряд мелких параллельных полос, перпендикулярных оси колеса. Износ поверхностного слоя, имеющего наибольшую твёрдость, приводит к увеличению скорости изнашивания. В процессе износа уменьшается размер зуба по толщине, увеличиваются зазоры в зацеплении, нарушается эвольвентность рабочего участка профиля зуба.

Износ схватыванием I и II рода в зубчатых передачах проявляется в виде пластических сдвигов и задиров зубьев.

Пластические сдвиги наблюдаются у тяжелонагруженных зубчатых колёс, выполненных из мягкой стали. На поверхности таких зубьев при перегрузке появляются пластические деформации с последующим сдвигом.

Задир зубьев возникает при нарушении сплошности масляной плёнки, в случае появления металлического контакта между рабочими поверхностями зубьев, сопровождается нагревом металла вплоть до сваривания микрообъёмов металла. Это приводит к появлению борозд, расположенных на рабочей поверхности зубьев, перпендикулярно оси колеса. При загрязнённой смазке твёрдые частицы, попадая в зону контакта сопряжённых поверхностей, под давлением внедряются в тело зубьев и вызывают дополнительное истирание поверхности.

В начальный период из-за неточностей изготовления, монтажа нагрузка на их отдельных участках распределяется неравномерно. Это приводит к местному разрушению масляной плёнки, смятию и истиранию неровностей на наиболее нагруженных участках, на поверхности зубьев появляются натиры с металлическим блеском.

Наибольший износ рабочих поверхностей наблюдается на ножках зубьев, где имеет место максимальное скольжение. Самый быстроразвивающийся вид повреждения – разрушение, начинается с образования трещины и заканчивается сколом или поломкой зубьев. Трещины начинают появляться в основании зубьев на стороне растянутых волокон и располагаются перпендикулярно рабочим поверхностям зубьев. Возникновение трещин приводит с течением времени к разрушению зубьев и часто к повреждению других деталей механизма из-за попадания в них кусков зубьев.

Малые зазоры в зубчатых передачах приводят к повышению вибрации и шума. В этом случае происходит подрезание ножки зуба ведущего колеса и на головках зубьев появляются острые кромки.

Уменьшение шероховатости рабочих поверхностей зубьев значительно снижает мгновенную температуру в зоне контакта, повышает долговечность и улучшает условия работы зубчатой передачи.

В червячных передачах витки червяка изнашиваются значительно больше, чем зубья червячного колеса. В цилиндрических передачах наблюдается более интенсивный износ зубьев шестерен, чем зубьев колес.

В открытых и закрытых зубчатых передачах проверяют износ рабочих поверхностей, наличие трещин, сколов, поломок, нарушения правильности зацепления, зазоры, торцевые биения, смещения валов, наличие смазочного материала на поверхностях трения.

При диагностировании червячной передачи определяют “мёртвый ход” червяка – перемещение при неподвижном колесе. Для однозаходного червяка ход составляет 8…10°, для двухзаходного – 4…6°.

Бракуют колёса по наличию трещин у основания зуба и по площади усталостного выкрашивания, если она превышает 30% рабочей поверхности зуба, а глубина их превышает 10% толщины зуба.

Контроль состояния зубчатых передач осуществляется по следующим параметрам:

• оценка неравномерности вращения тихоходного вала;
• оценка значения “мёртвого” хода редуктора;
• по пятну контакта прилегания рабочих поверхностей контактирующих зубьев.

Мёртвый ход редуктора характеризует суммарный износ зубчатых передач, шлицевых и шпоночных соединений, подшипников качения.

Проверка прилегания рабочих поверхностей зубчатых колёс осуществляется по металлическому блеску и пробой на краску. По металлическому блеску – обкатывание шестерен с одной или двух сторон зуба. Проба на краску – проворачивание шестерен с краской на ведущем колесе.

Определение отношения размеров пятна краски на зубьях цилиндрических колёс к размерам зуба в процентах приведено на рисунке 3.25. Удовлетворительным является расположение пятен при выполнении следующих соотношений (обозначения на рисунке 3.25):

(h / H) × 100% = 25…60%;
[(a-c) / b] × 100% = 30…80%.

Рисунок 3.25 – Определение размеров пятна краски на зубьях цилиндрических колёс

Возможные варианты расположения пятна контакта при проверке прямозубого зубчатого зацепления приведены на рисунке 3.26. Стрелками показано направление смещения осей для исправления неправильного зацепления. На зубе проводят чертилкой линию на расстоянии m (модуль) от вершины зуба, зубья колеса меньшего диаметра покрывают тонким слоем краски (берлинская лазурь или голландская сажа), передачу прокручивают на один оборот. Краска должна отпечататься на втором колесе на боковой поверхности зубьев на высоте не менее 60% высоты зуба. Пятна должны располагаться ближе к вершине зуба, не доходить до края зуба на 1,5…3,0 мм, а до верхней части – на 0,4…1,0 мм.

Рисунок 3.26 – Проверка прямозубого зубчатого зацепления с помощью краски: а) правильное зацепление; б) увеличенное расстояние между осями зубчатых колес; в) уменьшенное расстояние между осями зубчатых колес; г) непараллельное расположение осей зацепления в плоскости Р с правильным расстоянием между осями зубчатых колес; д) непараллельное расположение осей зацепления в плоскости Р при уменьшенном расстоянии между осями зубчатых колес; е) непараллельное расположение осей зацепления в плоскости Р при увеличенном расстоянии между осями зубчатых колес; ж) непараллельное расположение осей зацепления в плоскости Р и излом в плоскости Q при правильном межосевом расстоянии; з) излом осей зацепления в плоскости Р при правильном межосевом расстоянии и параллельном расположение в плоскости Р

Пятна контакта позволяют оценить и качество сборки цилиндрических зубчатых передач (рисунок 3.27).

Рисунок 3.27 – Соответствие пятен контакта и качества сборки цилиндрических зубчатых передач: а) хорошее качество сборки; б) брак, перекос колёс; в) брак, увеличенный боковой зазор приводит к радиальным биениям и вибрации; г) брак, излом осей колёс; д) удовлетворительное качество сборки, увеличено межцентровое расстояние; е) брак, увеличенный радиальный зазор; ж) брак, радиальное и торцевое биения приводят к вибрации механизма

Источник