18.8. Виды разрушения зубьев червячных колес

В червячной паре менее прочным элементом является зуб колеса, для которого возможны все виды разрушений и повреждений, встречаю­щиеся в зубчатых передачах, т. е. усталостное выкрашивание, изнаши­вание, заедание и поломка зубьев (см. § 12.2). Поломка зубьев колеса встречается редко.

В передачах с колесами из оловянных бронз (мягкие материалы) наиболее опасно усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зу­бьев колеса, причиной которого являются контактные напряжения, превышающие предел выносливости бронзы для данного числа цик­лов нагружения.

Возможно и заедание, которое проявляется в «намазывании» брон-!ы на червяк; сечение зуба постепенно уменьшается, но передача продолжает работать еще некоторое время.

Заедание в венцах колес из твердых бронз и чугунов переходит в задир с последующим катастрофическим изнашиванием и повреждением >убьев колеса частицами, приварившимися к виткам червяка. Этот вид разрушения зубьев встречается наиболее часто в передачах с колесами из безоловянных бронз (алюминиевых) и серых чугунов.

Для предупреждения заедания рекомендуется тщательно обрабатывать ра­бочие поверхности витков и зубьев, применять материалы с высокими ан­тифрикционными свойствами, применять масла с противоизносными и противозадирными присадками (марок И-Г-С-220, И-Т-С-320, И-Т-Д-100).

Изнашивание зубьев колес червячных передач зависит от степени загрязненности масла, точности монтажа, частоты пусков и остано­вов, а также от величины контактных напряжений.

Излом зубьев червячных колес происходит в большинстве случаев после изнашивания.

18.9. Допускаемые напряжения для материалов венцов червячных колес

Допускаемые напряжения вычисляют по эмпирическим формулам в зависимости от материала зубьев колеса, твердости витков червяка, скорости скольжения и заданного ресурса.

Допускаемые контактные напряжения [σ]_H. Группа I. Для оло­вянных бронз (марок БрО10Н1Ф1, БрО10Ф1 и др.) [σ]_H опреде­ляют из условия сопротивления усталостному выкрашиванию рабочих поверхностей зубьев колеса с учетом износа и ресурса передачи:

[σ]_H=K_HLC/s_m, (18.22)

где K_HL — коэффициент долговечности при расчете на контактную проч­ность (при базовом числе 10⁷ циклов перемены напряжений):

Здесь N_НЕ= K_HEN_к — эквивалентное число циклов нагружения зубьев чер­вячного колеса за весь срок службы передачи [см. формулу (12.1) и (12.2)]. Коэффициент К_НЕ эквивалентности при расчете материалов группы I на контактную прочность принимают в зависимости от типового режима нагружения (см. § 12.3):

Группа II. [σ]_н для безоловяимых бронз и латуней (марок БрА9ЖЗЛ, ЛЦ23А6ЖЗМц2 и др.) определяют из условия сопро­тивления заеданию в зависимости от скорости скольжения (ресурс передачи при этом значения не имеет):

где [σ]_н — в Н/мм²; v, — в м/с. Большие значения [σ]_н принимают для червяков с твердостью витков Н>45 HRC.

Группа III. Для чугунов (марок СЧ15, СЧ20 и др.) [σ]_н оп­ределяют из условия сопротивления заеданию:

где [σ]_н —в Н/мм²; v_s — в м/с.

Для всех червячных передач (независимо от материала зуба колеса) при расположении червяка вне масляной ванны значения [σ]_н уменьшают на 15%.

Допускаемые напряжения изгиба [σ]_F. Установлено, что изгибная проч­ность зубьев червячного колеса зависит от материала, заданного ресурса и характера нагрузки (табл. 18.3).

Таблица 18.3. Допускаемые напряжения изгиба [σ]_f для материалов венцов червячных колес

В табл. 18.3 K_FL — коэффициент долговечности при расчете на изгиб (при базовом числе 10⁶ циклов):

Здесь N_FE = K_FEN_K — эквивалентное число циклов нагружения зубьев чер­вячного колеса за весь срок службы передачи [формулы (12.1) и (12.2)].

Коэффициент K_FE эквивалентности при расчете на изгиб принима­ют в зависимости от типового режима нагружения (см. § 12.3):