Концентрация напряжений в зубьях передач

КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ЗУБЬЯХ ПЕРЕДАЧ [c.188]

Одновременно определяем допускаемое напряжение изгиба с учетом концентрации напряжения при реверсивной передаче в опасном сечении зубьев по формуле (58) а) для шестерни [c.330]

Экспериментальные исследования [180, 166, 16/, 168] напряжений у корня зуба показали, что положение 1 контактной линии тп является более опасным, чем положение 2. Приведенная на рис. 158, б картина напряженного состояния зуба у его основания получена для случая равномерного распределения нагрузки по контактной линии [180]. Вследствие упругой деформации деталей передачи нагрузка обычно концентрируется к одному из торцов зубьев. Это обстоятельство способствует еще большему возрастанию напряжений изгиба у края зуба. Если считать, что у косого зуба опасным является сечение по основанию, то расчетным случаем будет положение 1 контактной линии, поскольку оно всегда соответствует максимуму напряжений изгиба у основания зуба. Если не учитывать концентрацию напряжений в переходной кривой у основания зуба, то при длине зуба Ь Ьо теоретическое опасное сечение ас располагается не по основанию, а под некоторым углом = /(Я) к основанию зуба (рис. 158, а). Можно полагать, что Б условиях статического нагружения (например, при кратковременных перегрузках) зуб будет обламываться именно по сечению ас. Наоборот, при циклическом нагружении и напряжениях, превышающих предел выносливости зубьев на излом, усталостная трещина возникает в месте максимальной концентрации напряжений, т. е. у основания зуба, и характер поломки зуба будет такой, как показано на рис. 158, в. Все сказанное относится к зубьям длиной Ь b(j. Рассмотрим теперь напряженное состояние зубьев длиной Ь < Ьо- На рис. 159 показан такой укороченный зуб с отброшенной частью — Ь. Как видно из рис. 159, край зуба дополнительно нагружается изгибающим моментом, который несла отброшенная его часть. Напрял<енное состояние косого (шевронного) зуба становится при этом более однородным, приближающимся к таковому для прямого зуба в тем большей степени, чем короче его длина и [c.197]

Угол наружного конуса ф у современных конических колес устанавливается с расчетом получить радиальный зазор в собранной передаче постоянным по всей длине зубьев и равным наибольшему его значению на заднем дополнительном конусе. При этом получается возможность нарезать зубья резцами с максимальным радиусом закругления у вершины, соответствующим зазору на наружном дополнительном конусе. Как видно из рис. 170, при постоянном радиальном зазоре вершина наружного конуса не совпадает с общей вершиной начального (делительного) и внутреннего конусов. При старых системах конических передач образующие всех конусов сходились в общей вершине. Радиальный зазор в собранной передаче постепенно уменьшался по длине зуба. Поскольку радиус закругления у ножки зубьев нельзя было сделать переменным (радиус закругления резца при движении вдоль ножки зуба все время оставался постоянным), радиус приходилось назначать минимальным, соответствующим его значению на внутреннем дополнительном конусе. Это заметно сказывалось на увеличении концентрации напряжений в переходной кривой у ножки зуба и на снижении его сопротивляемости усталостным поломкам. [c.229]

Показатели нормы контакта зубьев в передаче. Для получения надежных зубчатых передач зубья парных зубчатых колес должны соприкасаться по всей длине контактных линий, В этом случае удельная нагрузка в зацеплении достаточно равномерно распределяется вдоль контактных линий исключается концентрация нагрузки, действующей на зубья, и напряжений в материале зубьев создаются условия для равномерной смазки зацепления и обеспечивается (наряду с другими мерами) расчетная изгибная и контактная долговечность зубьев передач. [c.200]

В реальной передаче (зубчатом зацеплении) нагрузка но длине зуба распределяется неравномерно из-за деформаций валов, опор, корпусов и самих колес (изгиб, сдвиг, кручение), погрешностей изготовления. Концентрация нагрузки, являясь интегральной оценкой концентрации напряжений, существенно влияет на прочность зубьев. Ее учитывают (как и концентрацию напряжений), вводя в расчет коэффициент неравномерности распределения нагрузки Хр = Определение Хр про- [c.342]

Поломка зубьев — наиболее опасный вид разрушения (рис. 16.1, а). Она происходит вследствие возникающих в зубьях повторно-переменных напряжений при деформации изгиба. Поломка зубьев происходит также в результате больших перегрузок ударного и даже статического действия, а также усталостного разрушения от действия переменных напряжений в течение длительного срока службы. Трещины усталости возникают у основания зуба из-за неучтенных расчетом перегрузок. Перенапряжение зубьев может вызывать концентрацию нагрузки по длине зуба вследствие неправильного монтажа (чаще всего непараллельности валов), а также из-за грубой обработки поверхности впадин зубьев, заклинивания зубьев при нагреве передачи и недостаточной величины боковых зазоров. Практика показывает, что чаще всего наблюдаются отколы углов зубьев, связанные с концентрацией нагрузки. Важные меры повышения работоспособности — увеличение модуля, повышение твердости, поверхностное упрочнение, уменьшение нагрузок по краям зуба, применение жестких валов, бочкообразные зубья и др. [c.296]

Несущая способность стандартных призматических шпонок во многих случаях оказывается недостаточной. Поэтому были предложены и стандартизованы шпонки повышенного сечения. Расширилось применение для передачи больших моментов (главным образом в крупносерийном и массовом производствах) эвольвентных зубчатых соединений, обладающих повышенной несущей способностью вследствие значительного числа и благоприятной формы зуба. Они имеют повышенную площадь контакта и в два раза меньший теоретический коэффициент концентрации напряжений кручения. [c.59]

При эксплуатации зубчатых передач с высокой и средней поверхностной твердостью рабочих поверхностей зубьев часто происходят их поломки от усталости, обусловленные высокой концентрацией растягивающих напряжений в корневой части зубьев. [c.188]

Иногда отклонения зубьев в процессе нарезания от заданного направления, некоторые перекосы осей гнезд подшипников, деформации под нагрузкой приводят к тому, что при проверке на пятно контакта обнаруживается его смещение к одному из торцов зубчатых колес. Это явление создает весьма неблагоприятные условия для эксплуатации зубчатых передач и приводит к повышению нагрузок, концентрации напряжений, вызывает поломки и задиры зубьев. В особенно неблагоприятных условиях находятся крупномодульные передачи. Чтобы избежать этого, в тяжелом машиностроении начинают применяться зубья, имеющие бочкообразную форму. Такая форма дает возможность иметь пятно контакта необходимого размера в средней части зуба, несмотря на наличие деформаций и отклонений при изготовлении передачи. [c.443]

Известен, например, волновой редуктор, лишь чуть сложнее элементарной передачи, описанной выше, но обеспечивающий астрономическое по величине передаточное число — 2 000 000 Очевидно, ничего подобного другим способом не получишь. Не правда ли, странно, что при таких достоинствах волновые редукторы почти нигде у нас не применяются Объясняется это некоторой консервативностью и неосведомленностью конструкторов. Кроме того, изготовление металлических гибких шестерен довольно сложно. Поверхность зубьев должна быть твердой, не то они быстро срабатываются, но во впадинах нужно как-то избежать концентрации напряжений, иначе непрерывно пробегающая деформационная волна неминуемо приведет к усталостным трещинам. Очень трудно подобрать металл, способный долго работать в таких условиях. [c.15]

Это явление создает весьма неблагоприятные условия эксплуатации конических зубчатых передач вызывает появление шума, местное повышение нагрузок, концентрацию напряжений, что, в конечном счете, может повлечь поломки и задиры зубьев. В особенно неблагоприятных условиях находятся крупномодульные тяжелогруженые конические передачи. [c.415]

Наиболее важными преимуществами шлицевых соединений перед шпоночными является возможность передачи больших крутящих моментов, высокая прочность и надежность соединения, повышенная точность центрирования и направления втулок на валу. Шлицевые соединения в зависимости от профиля зубьев разделяются на прямобочные, эвольвентные и треугольные. Шлицевые соединения с эвольвентным профилем зубьев имеют существенные преимущества по сравнению с прямобочными они могут передавать большие крутящие моменты, имеют на 10 — 40% меньше концентрацию напряжений у основания зубьев, повышенную циклическую прочность, обеспечивают лучшее центрирование и направление деталей, проще н изготовлении. Шлицевые соединения с треугольным профилем не стандартизованы их применяют чаще всего вместо посадок с натягом, а также при тонкостенных втулках для передачи небольших крутящих моментов. [c.105]

В зубчатых передачах различают также прогрессирующее и ограниченное, или местное, выкрашивание. На мягких поверхностях зубьев в начальной стадии их работы часто наблюдается выкрашивание на ограниченных участках, являющихся зонами концентрации напряжений вследствие наличия местных выступов или других причин. Выкрашивание продолжается до тех пор, пока в результате его и износа нагрузка не распространится на большую поверхность. Влияет также наклеп поверхности. После завершения ограниченного выкрашивания работу зубчатой передачи можно считать вполне надежной. [c.250]

Причиной поломки зубьев в зубчатых передачах чаще всего бывают усталостные трещины, которые образуются у корня зуба, где возникают наибольшие напряжения изгиба. Именно в этих местах происходит значительная концентрация напряжений изгиба вследствие небольшого радиуса выкружки у основания зуба и наличия рисок от инструмента. [c.270]

Шероховатость поверхности деталей влияет на их эксплуатационную надежность и износостойкость, которая зависит от многих факторов, в том числе от высоты и формы микронеровносТей. Шероховатости имеет большое значение для работы зубчатых передач, так как при контакте зубьев происходит скольжение профилей и высокие удельные давления и повышенная температура приводят к разрушению поверхностей. Появляются задиры, заедания и схватывание металлов, сопровождаемые вырывами отдельных кусочков металла. Усталостная прочность деталей машин в значительной степени зависит от шероховатости поверхностей. Отдельные дефекты и неровности на поверхности детали, работающей в условиях циклических и знакопеременных нагрузок, способствуют концентрации напряжений, величина которых может понизить предел выносливости металлов. [c.36]

Примем (см. 64) число модулей зацепления в диаметре делительного цилиндра червяка 9=8, скорость скольжения (предварительно) ск=4 м/сек, коэффициент концентрации нагрузки /(к=1, коэффициент динамической нагрузки /Сд= 1,2, к. п. д. передачи по табл. 41 т) = 0,82, допускаемое контактное напряжение для зубьев колеса по табл. 43 [а ] = 1600 кГ/см = = 157.108 н/м . [c.323]

Переходная кривая зуба (выкружка). Напряжения в ножке зуба зависят от формы выкружки. Малые радиусы кривизны переходной кривой могут вызывать концентрацию напряжений и уменьшение нагрузочной способности. В некоторых случаях при закалке они вызывают такие высокие внутренние напряжения в структуре, что даже у ненагруженного колеса появляются трещины у ножки зуба. Шероховатости на ножке зуба, возникающие в результате финишной обработки, вызывают повышение напряжений в основании зуба и значительное снижение нагрузочной способности передач. Переходная кривая определяется в основном способом нарезания зубьев и числом зубьев колеса, однако она может быть изменена при изменении формы инструмента (рис. 139). С увеличением числа зубьев отношение r m уменьшается это отношение при г->оо стремится к величине л/т. С увеличением радиуса Г переходной кривой фрезы происходит почти пропорциональное увеличение радиуса переходной кривой [c.134]

Шлейф ер М. А. О связи концентрации нагрузки с напряжениями в галтели зуба. НИИИНФОРМТяжмаш. Надежность и качество зубчатых передач. М., 18-67-19. [c.483]

Применение колес с шевронными зубьями стало желательно для современных высокооборотных планетарных передач, так как это уменьшает радиальные размеры колес и, следовательно, снижает окружные скорости, являющиеся причиной шума и вибраций, и уменьшает общий объем и вес передачи, так как они пропорциональны радиальным размерам в квадрате, а ширине— в первой степени. Влияние же большей ширины шевронных колес на повышение коэффициента концентрации напряжений незначительно из-за хорошей прирабатываемости, равномерного распределения нагрузки на полушевроны, благодаря осевым перемещениям сателлитов и составному эпициклу из двух колес с косыми зубьями разного направления. [c.76]

Повышение несущей способности планетарных передач достигается конструктивными и технологическими мероприятиями как общими для всех зубчатых передач, так и специальными. К общим мероприятиям относятся применение легированных сталей с более высокими механическими показателями фланкирование зубьев и бочкообразная форма их угловая и высотная коррекция поверхностное упрочнение, обеспечивающее высокую твердость рабочих поверхностей, сохранение вязкой сердцевины и снижение концентрации напряжений на переходных участках применение зубьев с большей высотой, что увеличивает деформацию, равномерность распределения нагрузки и коэффициент перекрытия применение лучших материалов для наиболее нагруженных колес. К специальным мероприятиям относятся высокая жесткость водила и его балансировка в сборе с сателлитами конструкция сдвоенных сателлитов, допускающая шлифование зубьев центрирование центральных колес с высокой степенью точности применение надежно работающих подшипников. [c.122]

При консольном расположении одного из колес возрастают деформации вала и опор, что усиливает концентрацию нагрузки по длине зуба. Износ подшипников нарушает регулировку зацепления, из-за чего в передаче возникают дополнительные динамические нагрузки. Все эти особенности понижают несущую способность передач. Проф. В. Н. Кудрявцев рекомендует принимать несущую способность конических зубчатых передач с линейным контактом при расчетах на выносливость по изгибным и контактным напряжениям равной 0,85 от несущей способности цилиндрической передачи, рассчитанной на ту же нагрузку. [c.124]

Выкрашивание рабочих поверхностей зубьев (рис. 15.11, а) является наиболее частой причиной выхода из строя зубчатых передач, работающих с обильной смазкой. Усталостные трещины сначала возникают около полюсной линии, так как в этой зоне вследствие малой скорости скольжения коэффициент трения, а следовательно, сила трения и напряжения на поверхности наибольшие. Однако эти трещины развиваются до возникновения выкрашивания в основном ниже полюсной линии, т. е. на ножках зубьев (см. стр. 40). Первые ямки (по ширине зубчатого колеса) появляются в зоне концентрации нагрузки или в местах неровностей поверхности, оставшихся после окончательной обработки. В процессе работы число ямок (оспинок) растет, и размеры некоторых из них увеличиваются. Профиль зуба искажается, поверхность становится неровной, возрастают динами- [c.229]

Для оценки степени концентрации нагрузки при жесткой и упругой передаче измерялись напряжения по торцам зубьев колеса. Для жесткой передачи при давлении на зуб шестерни 100 кН и перекосе осей зубчатого колеса и шестерни тягового редуктора 8-10 3 рад угол перекоса зубьев составил 4-10 з рад, длина полуоси эллипса контактной площади между зубьями 40 мм, коэффициенты концентрации удельной нагрузки и контактных напряжений соответственно 10,5 и 3,3. При применении упругого само-устанавливающегося зубчатого колеса контакт происходит по всей длине зуба вследствие дополнительного перекоса зубчатого колеса от прогиба резиновых элементов. Коэффициент концентрации нагрузки уменьшается в 4—5 раз. Изгибные напряжения с внутренней стороны торца зуба при жесткой передаче достигают 191 МПа, а при упругой — 47 МПа. [c.71]

При выборе материалов для зубчатых колес необходимо обеспечить прочность зубьев на изгиб и стойкость поверхноствых слоев зубьев. Основными материалами для зубчатых колес являются термически обрабатываемые стали. Реже для зубчатых колес применяют чугуны и пластмассы. Выбирают марки сталей и назначают термическую обработку в соответствии со следующими положениями. Допускаемые контактные напряжения в зубьях пропорциональны твердости материалов, а несущая способность передач, по контактной прочности, пропорциональна квадрату твердости (см. расчет зубчатых передач на контактную прочность). Между тем масштабный фактор и концентрация напряжений, ввиду относительно небольших размеров сечений зубьев, прямоугольной формы сечений и наличия выкружек, сказываются на прочности зубьев меньше, чем, например, на прочности валов и других деталей. [c.254]

Поломка зуба (выламывание углов или целого зуба у основания) является одним из распространенных видов повреждений передач (рис. 20.26). Она происходит в результате больших перегрузок (ударного или статического характера) или чаще от длительной переменной нагрузки, под действием которой в зонах концентрации напряжений образуется и развивается усталостная трещина (или несколько трещин). [c.344]

Усталостные трещины обычно зарождаются на поверхности в результате концентрации напряжений из-за микронеровностей. В отдельных случаях трещины могут зарождаться под поверхностью зуба. При увеличении твердости поверхности зуба влияние глубинных напряжений возрастает. У поверхностно-упрочненных колес переменные напряжения под поверх1 рстью зуба могут вызывать отслаивание материала с поверхности. В передачах, работающих со значительным износом (открытые передачи и с абразивным материалом на поверхности зубьев), выкрашивание наблюдается очень редко, так как поверхностные слои истираются [c.248]

У основания недостаточно прочного ауба при повышенной концентрации напряжений (из-за малого радиуса галтели или наличия грубых следов обработки) на растянутой стороне появляется усталостная трещина,, которая, постепенно распространяясь в глубь тела зуба и вдоль его основания, приводит к разрушению. При больших контактных напряжениях микроскопические усталостные трещины появляются на поверхности зубьев (обычно на ножках вблизи полюсной линии) развиваясь, эти трещины приводят к выкрашиванию мелких частиц металла и образованию пор и ямок, которые затем сливаются, захватывая все большую часть поверхности, вследствие чего передача выходит из строя. [c.180]

Показатели нормы контакта зубьев в передаче. Для получения надежных зубчатых передач зубья парных зубчатых колес должны соприкасаться по всей длине контактных линий. В этом случае удельная нагрузка в зацеплении достаточно равномерно распределяется вдоль контактных линий исключается концентрация нагрузки, действующей на зубья, и напряжений в материале зубьев создаются условия для равномерного смазывания зацепления и обеспечивается (наряду с другими мерами) расчетная прочность зубьев передач. Равномерность контакта зубьев в передаче легко определить по пятну контакта. Для этого рабочие поверхности зубьев ведущего колеса (допустим, зубчатое колесо 1 в передаче, показанной на рис. 16.1, а) покрывэк т равномерным тонким слоем контрастной краски, которая при вращении зубчатых колес переносится на зубья ведомого зубчатого колеса 2, образуя на них пятна контакта (рис. 16.5). Пятно контакта, полученное на каждом зубе, представляет собой совокупность мгновенных следов прилегания боковых поверхностей зубьев и дает полное представление о характере контакта зубьев и равномерности распределения удельных нагрузок. С увеличением полноты контакта зубьев, т. е площади и равномерности распределения пятна контакта по рабочей поверхности зубьев, повышается надежность передач. [c.262]

В передачах, где излом зубьев недопустим по условиям техники безопасности или связан со значительными производственными потерями, указанные значения [п] должны быть повышены на 50%. кд — эффективный коэффициент концентрации напряжений у корня ножки зуба, имеющий следующие значейия для стальных зубчатых колес нормализованные и улучшенные зубчатые колеса = 1,4 ч- 1,6 (значения ка возрастают с увеличением предела прочности стали) закаленные зубья к = 1,8 зубья цементованные, азотированные или цианированные, включая выкружку к = 1,2. Для чугунных колес в среднем = 1,2. [c.61]

Основной особенностью конструкции планетарных передач являются симметрично расположенные одинарные или сложные сателлиты, работающие параллельно и вращающиеся как относительно своих осей, так и вместе с ними относительно центральной оси. Отсюда вытекает ряд частных особенностей, учитываемых при расчете степень равномерности распределения нагрузки по сателлитам определение относительных чисел оборотов колес при расчете зубчатых зацеплений и подшипников обеспечение, кроме условий соосности, условия сборки и соседства при определении числа зубьев колес многосателлитных передач возможность циркуляции мощности в замкнутых контурах действие центробежных сил на узлы опор сателлитов у быстроходных передач односторонняя или двухсторонняя работа зубьев сателлитов в зацеплении с солнечным колесом и эпициклом даже при неизменном направлении вращения валов число полюсов зацепления при определении нагрузки в них и определении числа циклов нагружения разгрузка опор центральных колес благодаря уравновешиванию радиальных усилий при выборе коэффициента концентрации напряжений лучшее распределение нагрузки по длине зуба из-за меньшего изгиба валов, меньшей деформации картера и меньшего консольного действия сил при внутреннем зацеплении. [c.123]

Пример конструкции одноступенчатого конического редуктора показан на рис. 5.13. Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор показан на рис. 5.14. Из условия компоновки коническую шестерню обычно размещают на консоли ведущего вала, что неблагоприятно сказывается на концентрации нагрузки по длине зуба. Более рациональным с этой точки зрения является некоисольное расположение шестерни (см. рис. 5.14). Однако такие конструкции сложнее и применяются только в особо напряженных передачах. [c.133]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...