Основные принципы проектирования Расчеты деталей машин на прочность, жесткость и устойчивость Выполнение компоновочных чертежей редуктора Резьбовые соединения Расчет передач на сопротивление усталости

Детали машин Основные принципы проектирования

Как можно было заметить по материалу предыдущей лекции, зубчатый венец червячного колеса изготавливается всегда из менее прочного материала по сравнению с витками червяка (чугун, бронза и латунь, как правило, менее прочны по сравнению со сталью). Поэтому в червячном зацеплении зуб червячного колеса является наиболее слабым элементом. Для него возможны все виды разрушений и повреждений, характерных для зубчатых передач: изнашивание и усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев, заедание и поломка зубьев.

Виды механического изнашивания:

-                  абразивное изнашивание;

-                  гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание;

-                  гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание;

-                  кавитационное изнашивание;

-                  усталостное изнашивание;

-                  изнашивание при фреттинге;

-                  изнашивание при заедании.

Таблица 1.2. Виды и характеристики изнашивания

Термин

Определение

Механическое изнашивание

Изнашивание в результате механических воздействий

Коррозионно-механическое изнашивание

Изнашивание в результате механического воздействия, сопровождаемого химическим и (или) электрическим взаимодействием материала со средой

Абразивное изнашивание

Механическое изнашивание материала в результате режущего или царапающего действия твердых тел или твердых частиц

Гидроэрозионное (газоэрозионное) изнашивание

Изнашивание поверхности в результате воздействия потока жидкости (газа)

Гидроабразивное (газоабразивное) изнашивание

Абразивное изнашивание в результате действия твердых тел или твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости (газа)

Усталостное изнашивание

Механическое изнашивание в результате усталостного разрушения при повторном деформировании микрообъемов материала поверхностного слоя.

Примечание. Усталостное изнашива­ние может происходить как при трении качения, так и при трении скольжения

Кавитационное изнашивание

Механическое изнашивание при движении твердого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создает местное высокое ударное давление или высокую температуру

Изнашивание при заедании

Изнашивание в результате схватывания, глубинного вырывания материала, переноса его с одной поверхности трения на другую и воздействия возникших неровностей на сопряженную поверхность

Окислительное изнашивание

Коррозионно-механическое изнашивание, при котором преобладает химическая реакция материала с кислородом или окисляющей окружающей средой

Изнашивание при фреттинге

Механическое изнашивание соприкасающихся тел при колебательном относительном микросмещении

Изнашивание при фреттинг-коррозии 

Коррозионно-механическое изнашивание соприкасающихся тел при малых колебательных относительных перемещениях

Электроэрозионное изна­шивание

Эрозионное изнашивание поверхности в результате воздействия разрядов при прохождении электрического тока

2) Виды коррозионно-механического изнашивания:

                  окислительное изнашивание;

                  изнашивание при фреттинг-коррозии.

3) Виды изнашивания при действии электрического тока:

                  электроэрозионное изнашивание.

Вид повреждения не является присущим для данной пары трения, а зависит от условий эксплуатации деталей, образующих данную пару трения. Изменение условий эксплуатации приводит к изменению вида изнашивания рабочих поверхностей.

При изнашивании увеличиваются зазоры в подшипниках, направляющих, зубчатых зацеплениях и т.д. Это приводит к снижению качественных характеристик машин и механизмов: мощности, КПД, надежности, точности и т.д.

Интенсивность изнашивания, а, следовательно, срок службы деталей зависит от давления, скорости скольжения, коэффициента трения, износостойкости материала. Уменьшение изнашивания достигается:

– смазкой трущихся поверхностей и защитой от загрязнения;

– применением антифрикционных материалов;

– специальными видами химико-термической обработки поверхностей и т.д.

Теплостойкость. Нагрев деталей машин вызывает:

– снижение прочности материала и появление ползучести;

– снижение защищающей способности масляных пленок, а, следовательно, увеличение интенсивности изнашивания деталей;

– изменение зазоров в сопряжениях деталей, которое может привести к заклиниванию, к снижению точности работы машины.

Для предупреждения последствий перегрева на работу машины выполняют тепловые расчеты и при необходимости вносят соответствующие конструктивные изменения (увеличение поверхности теплоотдачи за счет оребрения корпуса, искусственное охлаждение).

Виброустойчивость. Вибрация вызывает дополнительные переменные напряжения и, как правило, приводит к усталостному разрушению деталей. В отдельных случаях снижается качество работы машин: увеличивается шум, снижается точность и т.д.

1.3. Выбор материала

Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество деталей и машины в целом. При выборе материала деталей учитывают следующие факторы:

– соответствие свойств материала главному критерию работоспособности;

– требования к массе и габаритам;

– требования, связанные с назначением детали и условиями ее эксплуатации (противокоррозионная стойкость, фрикционные свойства, электроизоляционные свойства и т.д.);

– соответствие технологических свойств материала конструктивной форме и намечаемому способу обработки (штампуемость, свариваемость, литейные свойства, обрабатываемость резанием и т.д.);

– стоимость и дефицитность материала.

Достоинства червячных передач: 1) компактность и относительно небольшая масса конструкции; 2) возможность получения больших передаточных чисел в одной ступени – стандартные передачи u ? 80, специальные ? u ? 300; 3) высокая плавность и кинематическая точность; 4) низкий уровень шума и вибраций; 5) самоторможение при обратной передаче движения, то есть невозможность передачи движения в обратном направлении - от ведомого червячного колеса к ведущему червяку. Недостатки червячных передач обусловлены большими скоростями скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса, а также значительными осевыми силами, действующими на валах передачи.
Критерии работоспособности и расчета