CC BY
30STUD NET
ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АБРАЗИВНЫЙ ИЗНОС
ЗУБЬЕВ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
THE MAIN FACTORS AFFECTING THE ABRASIVE WEAR OF GEAR
TEETH
УДК 621.567.2
Аблаев Ремзи Рустемович,
Доцент кафедры «Экономика предприятия»
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», г.
Севастополь
Костюков Василий Сергеевич,
студент,
ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет», г. Севастополь
Ablaev Remzi Rustemovich,
Associate Professor, Department of Enterprise Economics Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "Sevastopol State University", Sevastopol Kostyukov Vasily Sergeevich,
student, Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education "Sevastopol State University", Sevastopol
Аннотация
В статье исследован механизм абразивного износа зубьев зубчатых передач. Проведен анализ основных факторов, которые влияют на абразивный износ зубьев. Обоснован вывод о том, что твердость это один из тех параметров, которые можно использовать при расчете и прогнозирования абразивного износа зубьев зубчатых передач и износа в целом.
Summary
The article examines the mechanism of abrasive wear of gear teeth. The analysis of the main factors that affect the abrasive wear of teeth is carried out. The conclusion that hardness is one of the parameters that can be used for calculating and predicting the abrasive wear of gear teeth and wear in General is substantiated.
Ключевые слова: износ, зубья, зубчатые передачи, абразивный износ, надежность
Keywords: wear, teeth, gears, abrasive wear, reliability
При разработке новой техники перед проектировщиком ставится один из важнейших вопросов, который заключается в повышении ее эксплуатационной эффективности. Эффективность техники в первую очередь зависит от ее надежности [1]. Анализ надежности технических систем [2] показывает, что основной поток отказов обуславливается физическим износом его деталей. Наибольшую актуальность вопрос износа приобретает при анализе факторов повышения надежности зубчатых передач, которые функционируют в агрессивной среде, подвергаясь значительному абразивному износу [3, 4, 5].
Абразивный износ характеризуется высокими удельными давлениями на трущихся поверхностях с участием в трении абразивных составляющих [4].
Можно выделить два механизма взаимодействия абразивных частиц с элементами пары трения качения [3]:
1) абразивные частицы проходят из клиновидного зазора в контакт и, не разрушаясь под действием нагрузки, производят износ;
2) абразивные частицы, испытывая действие все возрастающих нормальных сил, дробятся при определенной глубине внедрения.
Основным показателем износа является скорость износа. Экспериментально были получены соотношения для оценки скорости абразивного износа элементов пар трения качения (мк/час), в которою включались следующие величины: а - напряжение сжатия; в - концентрация абразивных факторов (%); Н и Н2 - соответственно твердости контактирующих тел; скорости поверхностей; приведенный радиус кривизны; число нагружений в минуту; скольжения; термомеханическую обработку, а также эквивалентный радиус абразивной частицы [7].
Для анализа выделим следующие факторы, показывающие влияния на износ:
1) характеристик абразивного воздействия (А);
2) механических свойств материалов (М);
3) кинематических и геометрических параметров сопряжения (К).
При вероятности закрепления (а и в) абразивной частицы в поверхностях контактирующих тел, значения которых приняты обратно пропорциональными твёрдостям сопрягаемых поверхностей Н и Н2 (по
Бринелю), поскольку твердость является условным обозначением глубины внедрения индентора в поверхность [6].
а= р = (1)
Н1 + Н2 Н1 + Н 2
Фактор А (2) характеризует абразивное воздействие и зависит от концентрации абразивных примесей е %, их среднего размера R, мм. Механические свойства абразивных частиц определяет характеристика их прочности (а, кг/мм2). Поскольку износ элементов пар трения качения связан с интенсивным дроблением абразивных частиц, то именно эта характеристика (а) является наиболее ярким показателем абразивной способности частицы. Она является и более физически обоснованной характеристикой, что видно из следующих рассуждений. Твердость материала, определяемая по методу отпечатка, является хорошей характеристикой его износостойкости, поскольку она является обозначением глубины внедрения индентора в материал [7]. Твердость же абразивной частицы, определяемая по методу отпечатка, это обозначение внедрения индентора в частицу, а не в изнашиваемый ею материал. Глубину, на которую внедряется абразивная частица в материал к моменту своего разрушения, характеризует именно а и является, таким образом, прямым показателем глубины внедрения (следовательно, и ее абразивной способности).
Фактор М (3) показывает влияние на износ механических свойств материалов поверхностей сопряжения. Износ поверхности зависит как от твердости ее (Н1 , кг/мм2), так и от твердости сопрягаемой поверхности (Н2 , кг/мм2).
Для оценки абразивного износа конкретной пары трения качения (с проскальзыванием) нужно её кинематические и геометрические характеристики учесть в факторе К. С учетом геометрии и кинетики зубчатых передач получена [1] величина К для эвольвентного зацепления косозубой передачи, выраженное через параметры передачи: т - модуль, 71 и 72 - числа зубьев шестерни и колеса, ад - угол зацепления, Рд - угол наклона зубьев, П1 и п2 - скорости вращения (об/мин) шестерни и колеса.
К =
-|0,5
тп (* + *2 );ад
2 2 соб рд ■ (1 - СОБ ад Бт Рд)
Уи1п1 • (6)
В факторе К важное влияние оказывает значение уи □ геометрический коэффициент износа, показывающий распределение износа по профилю зубьев эвольвентного зацепления, полученные из анализа (4) и способа подвода смазки. Для полюса зацепления величину уи можно определить:
Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet» №2/2020
Уи (xi)
Уи =■
i . Л i21 + 1.
Уи(x2)
x2
121
i21 +1
3(x2 - x1)
(7)
Величины и х^ определяют точки начала и конца рабочего участка профиля.
Таким образом, твердость это один из тех параметров, которые можно использовать при расчете и прогнозирования абразивного износа зубьев зубчатых передач и износа в целом. Автоматизация таких расчетов на стадиях проектирования технических систем позволит проектировщикам заложить требуемый уровень надежности, управляя параметром твердости материалов, из которых изготавливаются шестерни зубчатых передач.
Литература
1. Аблаев А.Р. Критерии эффективности оборудования (элементов систем) // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. -Орел: Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева. -2019. - №4-1(336). - С. 59-65. - URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=39217117pdf (дата обращения: 08.04.2020).
2. Харченко А.О. Надежность технических систем: учеб. пособие / А.О. Харченко, В.П. Долгин. - М: «Издательский дом «Вузовский учебник», 2015 - 167с. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25393225 (дата обращения 08.04.2020).
3. Ямпольский Г.Я. Исследование износа абразивными частицами элементов пар трения качения [Текст] : Автореферат дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук. (184) / Харьк. автомоб.-дор. ин-т. - Харьков : [б. и.], 1969. - 27 с.
4. Веселовский А.А. Особенности абразивного изнашивания зубчатых колёс и червяков в закрытых передачах/ А.А. Веселовский, А.В. Нефедов // Трение и смазка в машинах и механизмах. М.: - 2012, № 1, - С. 10-12
5. Дубовик Е.А. Особенности изнашивания зубчатых передач трансмиссий // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2015, № 3, - С. 31-35.
6. Андреев А.К. Исследование влияния твердости стали на ее абразивную износостойкость/ А.К. Андреев, А.Ф. Иголкин, А.А. Заглубоцкий // VII Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». - Ч. I: Материалы конференции. - СПб.: Университет ИТМО, 2015. - С. 242-243.
7. Ксенофонтова В.А. Методика определения скорости движения транспортного средства в момент столкновения по остаточным
деформация элементов конструкции / В.А. Ксенофонтова, А.Р. Аблаев, Р.Р. Аблаев// Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2019. № 4-1 (336). С. 130-134. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39217127 (дата обращения 08.04.2020).
Literature
1. Ablaev A.R. Performance criteria for equipment (elements of systems) // Fundamental and applied problems of engineering and technology. - Oryol: Oryol State University. I.S. Turgenev. - 2019 .-- No. 4-1 (336). - S. 59-65. -URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=39217117pdf (accessed 04.04.2020).
2. Kharchenko A.O. Reliability of technical systems: textbook. allowance / A.O. Kharchenko, V.P. Dolgin. - M: "Publishing house" University textbook ", 2015 - 167s. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25393225 (accessed 04.04.2020).
3. Yampolsky G.Ya. The study of wear by abrasive particles of elements of rolling friction pairs [Text]: Abstract dis. for the degree of candidate of technical sciences. (184) / Khark. car-dor. institute - Kharkov: [b. and.], 1969. - 27 p.
4. Veselovsky A.A. Features of abrasive wear of gears and worms in closed gears / A.A. Veselovsky, A.V. Nefedov // Friction and lubrication in machines and mechanisms. M .: - 2012, No. 1, - S. 10-12
5. Dubovik EA Features of gear transmission wear // Friction and lubrication in machines and mechanisms. - 2015, No. 3, - S. 31-35.
6. Andreev A.K. Investigation of the effect of steel hardness on its abrasive wear resistance / A.K. Andreev, A.F. Igolkin, A.A. Zaglubotsky // VII International Scientific and Technical Conference "Low-temperature and food technologies in the XXI century." - Part I: Materials of the conference. - St. Petersburg: ITMO University, 2015 .-- S. 242-243.
7. Ksenofontova V.A. Methodology for determining the vehicle speed at the moment of collision by residual deformation of structural elements / V.A. Ksenofontova, A.R. Ablaev, R.R. Ablaev // Fundamental and applied problems of engineering and technology. 2019.No 4-1 (336). S. 130-134. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39217127 (accessed 04.04.2020).
