Зависимость износа зубьев зубчатых колес от угла перекоса в зубчатых зацеплениях

Исследована зависимость износа зубьев зубчатых колес от угла перекоса. Отмечается, что в зубчатых механизмах, из-за упругих деформаций элементов, погрешностей изготовления и монтажа, нарушается симметрия податливости системы, и вместо номинального контакта между зубьями имеет место кромочный контакт. В результате возникает концентрация напряжений в местах начального касания зубьев, резко растут в этих местах контактные напряжения, что в свою очередь вызывают повышенный износ зубьев в указанных зонах. Из-за этого снижается нагрузочная способность передачи, также значительно снижается долговечность всего механизма. Из сказанного следует важность установление зависимости величины износа от параметров нагруженности передачи, в первую очередь от угла перекоса. Задача решена с помощью предложенного в работе метода с использованием модели упругого основания. С целью повышения точности соответствия указанной модели с реальной картиной, в работе использована постель с переменным коэффициентом основания. Получены формулы в замкнутом виде для величины износа как функции от угла перекоса. Верификация этих формул по имеющимися в литературе экспериментальным данным показала хорошая сходимость.

Установлено, что перекос существенно увеличивает износ зубьев. Полученные результаты могут быть полезны при проектировании редукторов с цилиндрическими зубчатыми передачами.

1. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. — М.: Машиностроение. — 1986

2. Горленко О.А., Макаров Г.Н. Методика расчета износостойкости зубьев зубчатых передач при перекосе осей сопрягаемых колес // Трение и износ. — 2019 (40), № 5, 568—573

3. Tunalioğlu M.Ş. and Tuç B. Theoretical and Experimental Investigation of Wear in Internal Gears // Wear. — 2014 (309), no. 1, 208—215

4. Baydoun S., Fouvry S., and Descartes S. Modeling Contact Size Effect on Fretting Wear: a Combined Contact Oxygenation - Third Body Approach // Wear. — 2022 (488–489), 204168

5. Patricia M., Duscher B., Koch T., and Archodoulaki V.-M. Impact of Surface Roughness and Contact Pressure on Wear Behaviour of Peek, Pom, and PE-UHMW // International Journal of Surface Science and Engineering. — 2017 (11), no. 1, 65—84

6. Kong W., Zhang D., Tao Q., Chen K., Wang J., and Wang S. Wear Properties of the deep Gradient Wear-Resistant Layer Applied to 20CRMNTI Gear Steel // Wear. — 2019 (426–427), 216—222

7. Chen J., Wang J.-J., and Liu C.-M. Impact Wear Resistance and Wear Mechanism of Medium Manganese High Carbon Steel // Transactions of Materials and Heat Treatment. — 2020 (41), no. 1, 73—79

8. Tian H., Han H., Zhao Zh., Han Ch., and Ma H. Wear Prediction and Meshing Characteristics for the Planetary Gear Set Considering Angular Misalignment and Rotating Carrier // Engineering Failure Analysis. — 2022 (140), 106583

9. Горленко О.А., Макаров Г.Н. Проектирование прямозубых цилиндрических передач при условии минимизации контактных напряжений // Известия волгоградского государственного технического университета. — 2017, № 9, 12—14

10. Айрапетов Э.Л., Нахатакян Ф.Г. Расчетная модель износа зубьев неточных и деформируемых прямозубых зубчатых передач // Вестник машиностроения. — 1990, № 11, 18—20

11. Айрапетов Э.Л., Генкин М.Д., Ряснов Ю.А. Статика зубчатых передач. — М.: Наука. — 1983

12. Нахатакян Ф.Г. Контактные напряжения и деформации цилиндров при наличии перекоса // Вестник машиностроения. — 2011, № 10, 45—48

13. Нахатакян Ф.Г. Напряженно-деформированное состояние упругих элементов зубчатых механизмов и сооружений при их линейном и кромочном контакте: дис. … д-ра техн. наук. — М.: ИМАШ РАН. — 2014

14. Ковалевский В.И. Разработка и теоретическое обоснование рациональных конструкций прямозубых конических передач: дис. … д-ра техн. наук. — Ташкент. — 1992