Расчет зубьев на износ

Износ боковых (рабочих) поверхностей зубьев является распространенной причиной выхода из строя шлицов, передающих крутящий момент. Изнашивание зубьев обусловлено неизбежными взаимными циклическими (от вращения) смещениями деталей соединения при действии реальной нагрузки в результате несовпадения или наклона осей, а также вследствие начального (монтажного) перекоса.

Условный расчет на износостойкость соединений с эвольвентными зубьями выполняют по форме определения допустимого угла перекоса.

Если принять, что ось шлицевого вала имеет перекос на угол D j по отношению к оси шлицевой втулки, то наибольшее взаимное смещение точек зубьев за один оборот составит

где l и d_m – соответственно длина и средний диаметр соединения, мм;

D j - угол перекоса в радианах.

Скорость относительного скольжения (мм/с)

,

удельная мощность трения

,

где n – частота вращения вала (мин^-1);

f – коэффициент трения;

s_см – среднее контактное напряжение в соединении при k =1;

,

где [ P ₁] – допускаемая мощность трения, Н мм/(мм²с);

[ P ₁]=0,3 HRC – при граничной смазке;

[ P ₁]= 0,5 HRC – при полужидкой смазке.

Для валов диаметром 10¸50 мм [ Dj ]=10'.

Для соединений допускающих относительное проскальзывание [ Dj ]=40'.

Эффективными средствами повышения износостойкости являются:

1) уменьшение углов перекоса;

2) увеличение твердости контактирующих поверхностей путем азотирования, цементации, обдувки дробью;

3) уменьшение зазоров в шлицевом соединении, применение более плотных посадок, центрирование по вспомогательным поверхностям и затяжка соединений;

4) применение бочкообразных зубьев;

5) подача смазки в зону контакта;

6) снижение коэффициента трения путем покрытий (серебром, медью, кадмием, молибденом).

Лекция №22

Сварные соединения

Сварка – это технологический процесс соединения деталей, основанный на использовании сил молекулярного взаимодействия, которые проявляются в результате местного нагрева стыка до расплавления или до пластического состояния с последующим взаимным деформированием.

Затвердевающий после сварки металл, соединяющий сварные детали, называется сварным швом.

Высокая производительность сварочного процесса, часто легко поддающаяся автоматизации, и хорошее качество соединений обеспечили широкое распространение сварки в технике. Во многих случаях прочность сварного шва не лимитирует несущую способность деталей и разрушение её наступает вне соединения. Применение сварки вместо литья и клейки значительно снижает трудоемкость процесса изготовления детали, значительно экономит материал.

К недостаткам сварных конструкций относят:

1) появление остаточных напряжений в свариваемых элементах;

2) коробление;

3) плохое восприятие переменных и вибронагрузок;

4) сложность контроля качества сварки.

Виды сварки

Ручная дуговая сварка плавящимся электродом. Нагрев производится электрической дугой между изделием и электродом. Электрод, расплавляясь, служит присадочным материалом для образования сварного шва.

Автоматическая дуговая сварка плавящимся электродом под флюсом. При сварке шов формируется в значительной степени за счет расплавленного основного металла, что значительно сокращает расход электродного материала.

Электрошлаковая сварка – сварка плавлением, при которой для нагрева металла используется теплота, выделяющаяся при прохождении электрического тока через расплавленный шлак. Применяется для сварки крупногабаритных деталей.

Контактная сварка - основана на использовании повышенного оммического сопротивления в стыках деталей и осуществляется несколькими способами:

1. Стыковая контактная сварка основана на нагреве стыкуемых торцов деталей теплотой, выделяющейся при прохождении электрического тока силой в несколько тысяч ампер. Нагрев торцов деталей производится либо до оплавления их (сварка плавлением), либо до пластического состояния с последующим сдавливанием деталей (сварка давлением).

2. Шовная контактная сварка, при которой соединение элементов выполняется внахлестку вращающимися дисковыми электродами в виде непрерывного или прерывного шва. Применяется для получения герметичных швов в тонколистовых конструкциях.

3. Точечная контактная сварка, при которой соединение элементов происходит на участках, ограниченных площадью торцов электродов. Применяется в тонколистовых конструкциях, в которых не требуется герметичность швов.