Влияние шероховатости на износ червячной пары глобоидной передачи

Аннотация

Н. В. Захарова, О. А. Суханова Влияние шероховатости на износ червячной пары глобоидной передачи

Ключевые слова:шероховатость, микронеровности, износостойкость, червячная пара.

Зависимость износа червячной пары глобоидной передачи от микронеровностей поверхностного слоя.

Общая постановка проблемы

Методы повышения износостойкости деталей трения сосредоточены в требованиях, которые включают в себя: технологические, конструктивные и эксплуатационные мероприятия. Прежде всего, правильный выбор зависит от анализа основных причин износа. Поэтому изучение механизма износа и влияния на него различных факторов имеет решающее значение для повышения надежности и долговечности деталей и узлов трения машин.

Шероховатость поверхности оказывает большое влияние на работоспособность червячной передачи с коническим приводом. То фактическая опорная поверхность зубов уменьшается с увеличением шероховатости их обработки. Особенно высокие локальные контактные напряжения возникают на вершинах микро-неровностей и вызывают быстрый износ. Однако шероховатость является наиболее вероятной причиной резкого снижения грузоподъемности. Коэффициенты контактных напряжений снижаются с 0,9 до 0,15 кгс/мм2, если средняя высота элементов профиля увеличивается Rc с 1 до 7 микрон. Среднее значение шероховатости - это среднее арифметическое шероховатости колеса и шестерни.

Стоит отметить, что обработанная поверхность не всегда является наиболее износостойкой, поскольку удержание смазки на поверхностях деталей при различных условиях трения (в зависимости от нагрузки, скорости, материала сопрягаемых деталей и т.д.) зависит от микрогеометрии поверхности. Поэтому в зависимости от конкретных условий трения устанавливается оптимальная шероховатость поверхности.

Волнообразность приводит к увеличению удельного давления, поскольку трущиеся поверхности соприкасаются с выступами волн. То же самое явление происходит и с неровностями поверхностей, а выступы неровностей могут деформироваться, а именно сминаться или даже срезаться при перемещении одной трущейся поверхности относительно другой. Верхняя часть неровностей может вызвать разрывы масляной пленки, в результате чего в местах разрывов создается сухое трение. Для повышения износостойкости трущихся деталей необходимо уменьшить первичный износ, создав оптимальную шероховатость на сопрягаемых поверхностях, соответствующую шероховатости изношенных деталей.

Начальный износ (рис. 1) при оптимальной шероховатости (точки O1 и O2) является наименьшим. Более того, кривая смещается влево и вниз в условиях низкой нагрузки, а точка оптимальной шероховатости смещается влево, а именно в направлении уменьшения неровностей [1].

Если высота неровностей уменьшается по сравнению с оптимальной, то износ резко возрастает в результате выдавливания смазки с очень чистых поверхностей и возникает молекулярная адгезия - захват сопряженных частей. Если высота неровностей превышает оптимальные значения, износ увеличивается из-за увеличения механического зацепления, сколов и среза микрошероховатости поверхности [2].

Направление поверхностей оказывает определенное влияние на уменьшение износа. Наименьший износ – это наблюдается, если направление неровностей совпадает с направлением скольжения, а наибольшее – когда направление неровностей в обеих частях границы раздела перпендикулярно направлению скольжения.

Если направление скольжения совпадает с направлением неровностей одной детали и перпендикулярно направлению неровностей другой детали, износ является средним.

Стойкость поверхности к коррозии также зависит от шероховатости поверхности. Чем выше поверхность класс чистоты, чем меньше площадь контакта с корродирующей средой, тем меньше воздействие среды. Чем глубже углубления неровностей и чем резче они очерчены, тем разрушительнее воздействие коррозии, направленное вглубь металла.

Список использованной литературы

1. Нормирование точности геометрических параметров изделий [Электронный ресурс]. Зайцев Г.Н., Любомудров С.А., Федюкин В.К. СПб.: Изд-во СПБГИУ, 2005, 400 с. (На русском языке).

2. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / Е.Д. Браун, Х.А. Буше, И.А. Буяновский и др. М.: Центр науки и техники, 1995, 778 с.