Технология упрочнения вакуумно-плазменными покрытиями на основе вала-шестерни - Дипломная работа

1.1 Характеристика та условие эксплуатации изделий, требование до материалов

Для обеспечения надежности работы агрегата в эксплуатационных условиях главный масляный насос, как правило, устанавливается на валу колеса редуктора.

Рисунок 1.1- Редуктор одноступенчатый

Вал -шестерня служит для передачи вращательных движений между отдельными элементами механизмов.

Вращение передается через зубчатое зацепление. Отказ или разрушение вал-шестерни влечет за собой прекращение передачи крутящего момента и отказ двигательных агрегатов. Наиболее загруженной частью вал-шестерни является зуб. На рисунок. 1.2 показана схема зацепления зубьев.

В точке контакта наблюдается перекатывание и скольжение зубьев.

Максимальное скольжение наблюдается на ножках и головках зубьев, на начальной окружности оно равно нулю и изменяет направление.

От скольжения в зацеплении образуется еще сила трения F = Q · f. Трение является причиной потерь в зацеплении и износа зубьев. Под действием этих сил зуб имеет сложное напряженное состояние.

Решающее влияние на его работоспособность оказывают два основных напряжения: контактные напряжения ук и напряжения изгиба уи. Для каждого зуба ук и уи не являются постоянно действующими.

Рисунок 1.3.- Условия работы зуба в зацеплении

Концентрация нагрузки и динамические нагрузки различно влияют на прочность по контактным и изгибным напряжениям.

На боковой поверхности косого зуба линия контакта располагается под некоторым углом б (рисунок 1.3, а). Угол б увеличивается с увеличением в.

По линии контакта нагрузка распределяется неравномерно. Ее максимум на средней линии зуба, так как при зацеплении серединами зубья обладают максимальной суммарной жесткостью.

Рисунок 1.4.- Влияние нагрузки на боковую поверхность зуба

При движении зуба в плоскости зацепления линия контакта перемещается в направлении от 1 к 3 (рисунок 1.4). При этом опасным для прочности может оказаться положение 1, в котором у зуба отламывается угол. Трещина усталости образуется у корня зуба в месте концентрации напряжений и затем распространяется под некоторым углом м. Вероятность косого излома отражается на прочности зубьев по напряжениям изгиба, а концентрация нагрузки q - на прочности по контактным напряжениям.

Переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев: поломка зубьев от напряжений изгиба и выкрашивание их поверхности от контактных напряжений.

С трением в зацеплении связаны износ и заедание поверхностей зубьев. Ниже будут рассмотрены все виды разрушения зубьев.

Причины выхода из строя вал-шестерни

Поломки зубчатого колеса в большинстве случаев носят усталостный характер и происходят в зоне концентраторов напряжений (рисунок. 1.5).

Рисунок 1.5.- Поломка колеса зубчатого

Кроме действующих на колесо переменных сил и моментов, необходимо также иметь в виду силы трения, возникающие в подшипниках скольжения.

В подшипниках скольжения при нормальной работе присутствует жидкая или консистентная смазка, которая надежно предохраняет поверхности трения от образования металлического контакта. При определенных соотношениях нагрузки, вязкости смазки и скорости трущихся поверхностей непосредственного контакта между поверхностями не возникает и износ деталей незначителен.

Большое влияние на износ поверхностей деталей оказывает среда, в которой они работают. Вал-шестенря, представленное в данной работе работает в неагрессивных средах.

Многократное приложение к валу знакопеременных нагрузок при недостаточном запасе прочности или при наличии концентраторов напряжений может вызвать его усталостное разрушение.

Имеются случаи выхода вала из строя, вызванные обычно повреждениями зубьев. Наиболее распространенными видами повреждений зубьев являются усталостные контактные разрушения рабочих поверхностей и усталостная поломка. Значительно реже наблюдается заедание или износ.

Поломки и пластические деформации зубьев от статически приложенной нагрузки крайне редки и могут возникнуть в результате кратковременных пиковых перегрузок, например, при внезапной остановке оборудования или при попадании в зацепление постороннего предмета.

Контактные разрушения могут быть поверхностными или глубинными. Оба вида разрушений представляют собой усталостное явление, при котором трещины образуются под действием знакопеременных напряжений на поверхности материала или в глубине. Появление того или другого вида разрушения зависит от соотношения между действующими напряжениями и сопротивлением материала усталости самого по сечению зуба.

Глубинное разрушение характерно для материалов с химико-термическим упрочнением поверхности, хотя в некоторых случаях оно может развиться и в термически улучшенных сталях.

Одной из типичных причин потери работоспособности зубчатых передач редукторов является повреждение зубьев в результате заедания.

Содержание

Реферат

Введение

1. Производственно-технологическая часть

1.1 Характеристика и условия эксплуатации изделия, требования к материалам

1.2 Номенклатура изделий и маршрутная технология их изготовления