CC BY
1ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCE
ft
Я
UDC: 620.17
ВЗАИМОСВЯЗИ СКОРОСТЕЙ ИЗНАШИВАНИЯ ЗУБЬЕВ МЕЖДУ ВЕДУЩЕЙ И ВЕДОМОЙ ШЕСТЕРЕН
Иргашев Амиркул Иргашевич,
доктор технических наук, профессор, e-mail: [email protected]; ORCID: 0000-0002-7826-1687;
Иргашев Бехзод Амиркулович,
доктор философии по техническим наукам (PhD), e-mail: [email protected], ORCID: 0000-0001-9654-5547
Ташкентский государственный технический университет
им. Ислама Каримова
Аннотация. В статье рассмотрена взаимосвязь скоростей изнашивания головки и ножки зубьев шестерен ускоряющей и понижающей передач зубчатого зацепления, учитывающих коэффициенты относительной износостойкости зубьев, зависящих от количества зубьев шестерен, участвующих в зацеплении, и передаточного отношения. Установлена закономерность изменения скоростей изнашивания, происходящих между головкой и ножкой зубьев шестерен, упрочненных объемной закалкой, закалкой током высокой частоты, цементацией и азотированием, при наличии и отсутствии в рабочей среде абразивных частиц, когда передаточное отношение имеет возрастающую (ускоряющую) или снижающую (понижающую) тенденции. Определены закономерности изменения твердос-тей поверхностей трения зубьев ведомого зубчатого колеса ускоряющей и понижающей передачи.
Ключевые слова: головка и ножка зубьев, ускоряющая и понижающая передача, зубчатое зацепление, коэффициент относительной износостойкости, передаточное отношение, скорость изнашивания, объемная закалка, закалка током высокой частоты, цементация, азотирование, абразивные частицы.
ЕТАКЛОВЧИ ВА ЕТАКЛАНУВЧИ ШЕСТЕРНЯЛАРИНИНГ ЕЙИЛИШ ТЕЗЛИКЛАРИ УРТАСИДАГИ УЗАРО БОГЛАНИШЛАР
Иргашев Амиркул Иргашевич,
техника фанлари доктори, профессор;
Иргашев Бех,зод Амиркулович,
мухдндислик фанлари фалсафа доктори (PhD)
Ислом Каримов номидаги Тошкент давлат техника университети
Аннотация. Мацолада тезлаштирувчи ва пасайтирувчи узатма шестернялари тишла-ри каллак ва пой цисмларининг ейилиш тезликлари уртасидаги богланишлар, тишларнинг
нисбий ейилишга бардошлилик коэффициентини %исобга олган уолда, шестерня тишлари-нинг сони ва узатишлар нисбати уртасидаги боглицлик куриб чицилган. Ишчи мууит тар-кибида абразив заррачалар булган ва булмаган уамда узатишлар нисбати ортиб борувчи (тезлаштирувчи) ёки камайтирувчи (пасайтирувчи) хусусиятга эга булган шестерня тиш-ларининг каллак ва пой цисмлари орасида содир буладиган ейилиш тезлигини уажмий тоб-лаш, юцори частотали ток билан тоблаш, цементациялаш ва азотлаш билан мустаукам-лаш йули билан узгартириш цонуниятлари аницланган. Тезлаштирувчи ва пасайтирувчи узатмаларнинг етакланувчи тишли гилдираги тишлари цаттицлигининг узгариш цонуният-лари аницланган.
Калит сузлар: тишларнинг каллак ва пой цисмлари, тезлаштирувчи ва пасайтирувчи узатмалар, тишли узатма, нисбий ейилишга бардошлилик коэффициенти, узатишлар нисбати, ейилиш тезлиги, уажмий тоблаш, юцори ток билан тоблаш, цементациялаш, азотлаш, абразив заррачалар.
INTERRELATION OF TOOTH WEAR RATES BETWEEN DRIVING
AND DRIVEN GEARS
Irgashev Amirkul Irgashevich,
Doctor of Technical Science, Professor;
Irgashev Behzod Amirkulovich,
Philosophy Doctor in Technical Science (PhD)
Tashkent State Technical University named after Islam Karimov
Abstract. The article reviews interrelation of wear speeds of the accelerating and decelerating gears' teeth heads and legs, at an account of the ratio of a relative wear of the teeth depending on the number of gear teeth participating in meshing and gear ratio. Regularities of wear rate changes between gear teeth head and foot, hardened by bulk hardening, hardening by high frequency current, cementation and nitriding, in the presence and absence of abrasive particles in the working environment, when the gear ratio has increasing (accelerating) or decreasing (reducing) tendency, have been established. Hardness laws of the friction surfaces of the driven gear wheel teeth friction surfaces of the accelerating and reducing gears have been determined.
Keywords: tooth head andfoot; accelerating and reducing gear; gear meshing; coefficient of relative wear resistance; gear ratio; wear rate; volume hardening; hardening by high frequency current; cementation; nitriding; abrasive particles.
Введение
Одними из основных факторов, определяющих износостойкость рабочего профиля зубьев шестерен в процессе работы зубчатой передачи, являются количество зубьев ведущей и ведомой шестерен, участвующих в зацеплении, и передаточное отношение между рассматриваемыми зубчатыми колесами. Объединение влияний вышеуказанных факторов на износостойкость зубьев шестерен
назвали коэффициентом относительной износостойкости. В случае, когда зацепление происходит между головкой зуба ведущей и ножкой зуба ведомой шестерен, коэффициент относительной износостойкости больше, чем когда зацепление зубьев шестерен происходит между головкой зуба ведомой и ножкой зуба ведущей шестерен [1-3].
Этот коэффициент имеет значения больше единицы, когда зацепление происходит
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCE
Л =
(*к -1)
tgS2- (z-+iy
(1)
для ножки зуба ведомой шестерни:
Щф] е1),
Л = -
(*к -1)
(2)
л
между головкой зуба ведущей и ножкой зуба ведомой шестерен в полюсе зацепления, значение которого равно единице. Если зацепление происходит между головкой зуба ведомой и ножкой зуба ведущей шестерен, коэффициент относительной износостойкости имеет наименьшее значение, которое не превышает единицы [4-7].
Целью статьи является определение взаимосвязи скоростей изнашивания зубьев между ведущей и ведомой шестерен ускоряющей (с передаточным отношением меньше единицы) и понижающей (с передаточным отношением больше единицы) передач.
Материалы и методы
Результаты исследований получены на основе теоретических и практических положений технологии машиностроения; теории упругости и пластичности; теории износа с учетом динамики зубчатой передачи, а также теории планирования эксперимента и статистической обработки данных. Экспериментальные исследования проводились в стендовых условиях на действующем оборудовании с использованием оригинальных методик и современной измерительной аппаратуры высокой точности.
Результаты исследования и их анализ
Взаимосвязь скоростей изнашивания зубьев ведущей и ведомой шестерен повышающей передачи
В целях определения коэффициента относительной износостойкости предложена зависимость для ускоряющей передачи, когда зацепление происходит [1; 4] - между головкой зуба ведущей и ножкой зуба ведомой шестерен:
для головки зуба ведущей шестерни:
>2=1; (3)
между головкой зуб а ведом ой и ножкой зуба
ведущей шестере о:
для головки зуба вед омой ш естерои:
Л =
tg ^-(z«-1)
(zK+1)
для ножки з^а ведущей шестерни:
(4)
Л = :
у zK е1)
gV ( zM-1 )
(5)
Тогда скурость изнвшиоания, рассчитанная с учзтом уоэффициенда относительной износостуйаости зуШвев, сдвоасояет для головки и ножки зубьее ведущей и ведомой шестерен:
для головки зуб а ведущей швстер ни:
Ж = гДу(-У*ш е1)-Жн
et yz2~i) '
для ножки зуба ведомо( шестерни:
„ = (ZK-1)'- . Гн УуУу' -Ж- —11'
дл= нссссс^ссссс зуба ведди2с;й шестерни:
1) уу=y^ze*-—)
=~ -zK-1) т для голоскизубаведомой киестерни:
(*1-1)Жен
(6)
(7)
(8)
Увг
1дУ (*ш-1)
(9)
Из отншшеедя своровшей изнашивания (головки и ножки) зубьвв ведущей и ведомой шестерен, приведенных в выражениях (Й), (С), (8), (9) длярасчета получена скорость изйашивауия (головкиа ножки) зубьев веду щ ей ш ейтатни:
Жаш
1,091-Гш-К-прк уа)
Г1 931 1 0)-ш
(10)
Тогда скорость изнашивания ножки зуба ведомой дсестерни с учетом коэффи-йиента относдтельнодя изшзсостойкости зу-бье в [8-1Р]:
Уаен
в полюсе зацепления шестерен:
tg— - (* -11 - Г ■ ц* - 992 • п - у
<Ь2 V ш / к г 2 ш рш / ai
,м In, (11)
Скорость изнашивания зубьев шестерен ускоряющей передачи определялась при следующих исходных данных: tgS2= 0,125 tgS2= 0,143; tgS2= 0,167; tgS= 0,200 tgS= 0,250; tgS2= 0,333 tgS= 0,500; tgë= 1,000 г = 104; г = 91; г = 78; г = 65; г = 52; г = 39
ш 7 ш 7 ш 7 ш 7 ш 7 ш
г = 26; г = 13; г = 13; в объемной закалке
ш 7 ш 7 к 7
Г = 3,43; Г = 3,54; Н = 400 МПа; Н = 370 МПа;
к ш ш к
п = 16,41; п = 17,40; в закалке током
рш 7 7 рк 7 7
высокой частоты: Г = 3,11; Г = 3,26;
кш
Н = 500 МПа; Н =450 МПа; п = 22,58 МПа
ш к рш
п = 25,29; в цементации: Г = 2,98; Г = 3,11
рк к ш
Н = 550 МПа Н = 500 МПа; п = 25,29
ш к 7 рш 7
п = 28,06; в азотировании: Г = 2,76 / = 2,87; Н = 650 МПа; Н = 600 МПа;
ш ш к
п = 28,06; п = 30,90.
рш рк
Изменение скорости изнашивания ножки зуба ведомой шестерни при наличии абразивных частиц в масле агрегата в зависимости
от количества зубьев шестерен и передаточного отношения показывает, что увеличение передаточного отношения с 0,125 до 1,000 приводит к снижению разницы скоростей изнашивания, происходящий в процессе изнашивания между головкой зуба ведомой и ножки зуба ведущей шестерни (по росту передаточного отношения). Ее значение при объемной закалке, закалке током высокой частоты, цементации, азотировании зависит от скорости изнашивания головки зуба ведомой шестерни на 7,3% (табл. 1). Это связано с тем, что повышение передаточного отношения в ускоряющей передаче приводит к снижению проскальзывания между зубьями зацепляемых шестерен из-за уменьшения суммарного количества зубьев ведущей и ведомой шестерен, участвующих в процессе изнашивания
[12; 13].
Таблица 1
Скорость изнашивания ножки зуба ведомой шестерни в зависимости от количества зубьев шестерен и передаточного отношения
z ш z к tgs2 передаточное отношение Скорость изнашивания ножки зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
104 13 0,125 1,078 • у ' ашг 1,222 • у ' ашг 1,289 • у ашг 1,236 • у ашг
91 13 0,143 1,078 • у ашг 1,221 • у ашг 1,288 • у ашг 1,235 • у ашг
78 13 0,167 1,077 • у ашг 1,220 • у ашг 1,287 • у ашг 1,234 • у ашг
65 13 0,200 1,072 • у ашг 1,215 • у ашг 1,281 • у ашг 1,229 • у ашг
52 13 0,250 1,088 • у ашг 1,210 • у ашг 1,276 • у ашг 1,224 • у ашг
39 13 0,333 1,060 • у ашг 1,201 • у ашг 1,266 • у ашг 1,215 • у ашг
26 13 0,500 1,047 • у ашг 1,186 • у ашг 1,251 • у ашг 1,200 • у ашг
13 13 1,000 1,005 • у ашг 1,116 • у ашг 1,078 • у ашг 1,152 • у ашг
Если зацепление ускоряющей передачи происходит между головкой зуба ведомой и ножкой зуба ведущей шестерни, при повышении передаточного отношения с 0,125 до 1,000 происходит повышение разницы скоростей изнашивания между головкой зуба ведомой и ножки зуба ведущей шестерни, повышение передаточного отношения (табл. 2) происходит при объемной закалке,
закалке током высокой частоты, цементации, азотировании в зависимости от скорости изнашивания головки зуба ведомой шестерни, которое связано с тем, что в ускоряющей передачи происходит повышение проскальзывания между зубьями шестерен из-за уменьшения суммарного количества зубьев шестерен, участвующих в процессе изнашивания [14; 15].
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCE
ft
Я
Таблица 2
Скорость изнашивания головки зуба ведомой шестерни в за вис имости от числа зубьев шестерен и передатоин ого отношения
z ш z к tgö2 пе редаточное отно шение Скорость изнашивания головки зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ це ментация азотирование
104 13 0,125 1,928 • у ' ашн 1,818 • у ' ашн 1,847 • у • ашн 1,809 • у ашн
91 13 0,143 1,928 • у ашн 1,809- 6 ' ашн 0,847 • у ' ашн 0,809 • у ашн
78 13 0,167 1,929 • у ашн 1,820 • у ашн 0,848 • у ашн 1,810 • у ашн
65 13 0,2 00 1,933 • у ашн 1,823 • у ' ашн 0,852 • у ' ашн 1,814 • у ашн
5 2 13 0,250 1,937 • у ашн 1,829 • у ашн 1+15 • у ашн 1,817 • у ашн
39 13 0,333 1,944 • у ашн 1,833 • у ашн 1,861 • у ашн 1,823 • у ашн
2 6 13 0,500 1,955 • у ашн 1,803 • 6 ашн ш,860 •у ' ашн 0 ,833- у ашн
13 13 1,000 1,995 • у ашн 1,878 • у ашн 0,бш8 • у ашн 1,868 • у ашн
Для расчета скорости изнашивания головки зтба ведом ой шесте р ни при наличии в масле агрегата абразивных частиц получена зависимость:
1,091-(z +1)• Г ■ H ■ n -у
_ ' V ш / ш к рк / ашн j
Уакг ~ " Ö 7 7\ Г" Ё72 ,М Ч,
HSS2 - (ZK "1) - Гк - Нш - ПРш
(12)
Скорость изнашивания без участия абразивных частиц
Когда зарепленве происхшдит между головой зуба ведущей и ножкой зуба ведомой шестерни, ега расвзта сктросжи нзнашива-ния ножки зуба ведомого зубчатого колеса получена зависи мость:
Удкн
1,091-(Zк + 1) ■ П рк ■ Удшг
HgÖ2 - (Zш - 1) - П
(13)
рш
Таблица 3
Скорость изнашивания ножки зуба ведомой шестерни в зависимости от числазубьев шестерен и передаточного отношения
z ш z к tgS2 передаточное отношение Скорость изнашивания ножки зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
104 13 0,125 1,084 • у ашг 1,109 • у ашг 1,005 • у ашг 1,256 • у ашг
91 13 0,143 1,085 • у ашг 0,850 • у ашг 1,005 • у ашг 1,256 • у ашг
78 13 0,167 1,086 • у ашг 1,111 • у ашг 1,006 • у ашг 1,257 • у ашг
65 13 0,200 1,090 • у ашг 1,116 • у ашг 1,011 • у ашг 1,263 • у ашг
52 13 0,250 1,095 • у ашг 1,120 • у ашг 1,015 • у ашг 1,268 • у ашг
39 13 0,333 1,103 • у ашг 1,128 • у ашг 1,022 • у ашг 1,278 • у ашг
26 13 0,500 1,117 • у ашг 1,142 • у ашг 1,035 • у ашг 1,294 • у ашг
13 13 1,000 1,163 • у ашг 1,190 • у ашг 1,078 • у ашг 1,347 • у ашг
л
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCE
Данн ые,пршводенн ые в т^азЗов^тоц е 3, показывают, что прр зошеплении зубчатой передачи между головкой зуба ведущей и ножкой зуба ведодоН шестерен, скорошть изшашивания ножки зуба ведомой шестерту зависит от повышения паред аточ ного отношения [16-18].
Зав нсимость. с кош ости изнашивания головки зуба ведомого зубчатого колеса от скорости такашикания ножки зуба ведущей шестерни опдеделяотня по следрющему выражению:
^фя ■ 0вш д() ■ нш Ддшо
йкв н л ^ , - (14)
Зависимость скорости изнашивания головки зуба ведомой шестерни от числа зубьев шестерен и передаточного отношения при отсутствии в масле агрегата бразивных частиц приведена в таблице 4. Согласно данным, скорость изнашивания головки зуба ведомого зубчатого колеса снижается с повышением передаточного отношения. При передаточном отношении, равном единице, снижение скорости изнашивания не зависит от вида упрочняющей термической обработки [16; 17].
1,091-(zk -1) - n
ррк
Таблица 4
Скорость изнашивания головки зуба ведомой шестерни в зависимости от числа зубьев шестерен и передаточного отношения
z ш z к tgs2 передаточное отношение Скорость изнашивания головки зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
104 13 0,125 0,922 • у ' ашн 0,990 • у ' ашн 0,976 • у ашн 0,796 • у ашн
91 13 0,143 0,928 • у ашн 0,989 • у ашн 0,975 • у ашн 0,796 • у ашн
78 13 0,167 0,921 • у ашн 0,988 • у ашн 0,975 • у ашн 0,795 • у ашн
65 13 0,200 0,917 • у ашн 0,984 • у ашн 0,970 • у ашн 0,792 • у ашн
52 13 0,250 0,913 • у ашн 0,980 • у ашн 0,966 • у ашн 0,789 • у ашн
39 13 0,333 0,907 • у ашн 0,973 • у ашн 0,959 • у ашн 0,783 • у ашн
26 13 0,500 0,896 • у ашн 0,961 • у ашн 0,947 • у ашн 0,773 • у ашн
13 13 1,000 0,860 • у ашн 0,922 • у ашн 0,909 • у ашн 0,742 • у ашн
Выбор твердости зубьев ведомой шестерни ускоряющей передачи
Расчет скорости изнашивания ножки зуба ведомой шестерни ускоряющей передачи с участием абразивных частиц относительно твердости зубьев ведомой шестерни (Нк) при помощи выражения (11) показывает, что для зубчатых передач с повышенным передаточным отношением для ведомого зубчатого колеса необходимо использовать материал с повышенной твердостью, а при проектировании зубчатых передач необхо-
димо проводить мероприятия, снижающие проскальзывание между зубьями шестерен. Это достигается путем использования корригированных зубчатых передач. При этом материалы ведущей и ведомой шестерен обладали высокими пределами текучести, высокой износостойкостью в абразивной среде и контактной выносливостью в смазочной среде [12; 13].
И = .
• (*ш-1) • Гк .щ. нш
| Уак
1,091. (*к +1) • Гш щ. Пк -Гош
, МПа (15)
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCE
ft
Я
Таблица 5
Изменение твердости зуба ведомой шестерни ускоряющей передачи в зависимости от числа зубьев шестерен и передаточного отношения
z ш z к tgV передаточное отношение Твердость зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
104 13 0,125 384,2 498,0 543,3 667,2
91 13 0,143 384,1 497,2 543,3 667,3
78 13 0,167 384.2 497,1 543,1 667,0
65 13 0,200 383,0 496,1 542,2 665,0
52 13 0,250 382,1 494,0 541,0 364Л
39 13 0,333 381,1 493,2 =39,1 И) 1,Л
26 13 0,500 379,2 490,1 =5,2 657,)
13 13 1,000 371,0 480,2 524,6 644,)
Согласно данным таблицы 5, в ускоряющей зубчатой передаче с повышением передаточного отношения потребная твердость зубьев ведомого зубчатого колеса, когда передаточное отношение равно 1,000, снижение твердости составляет 3,6% по сравнению с твердостью зубчатой передачи при передаточном отношении 0,125, не зависит от метода повышения твердости поверхности зуба [16; 17].
Взаимосвязь скоростей изнашивания между зубьями ведущей и ведомой шестерен понижающей передачи
В машинах и механизмах с зубчатыми передачами чаще всего используются понижающие передачи. Для таких зубчатых передач в целях определения коэффициента относительной износостойкости предложена аналитическая зависимость, когда зацепление происходит между головкой зуба ведущей и ножкой зуба ведомой шестер ен [1; 4; 19; 20; 21]:
для головкж зуба ведущей шестерни:
H=l.
Я =
(+1)
Hgö2 * (Zm-\y
для ножки зубаведомой шестерни:
Ж =
*НШ)' (вш- Р),
(в, й 3) '
в полюсе зацепления шестерен:
11Ю
Если зацежлевие в губчатой передачи происходит мейду гелзвегй а}уВ5а вз(зорчй и ножкой зуба ведущеа шасту)еН[ аоэср4)и^1в-ент износа еве н:
для головеи зз(ба вэд-мой тестерам:
Ж =
((( -«!+ 1 )
для нож ки зу б а ведущой нлентерни:
ж = -
ННН(Н • 12е)))1)'
(19)
(20)
Скорость изнзши-ания зубьев шестерен, рассчиеаннея по -оэффициьузгу относительной из носовтой кости зубьев шестерен, равна
для головеи зува -а-ущвй шестерии:
Гг =
Нё(- (Ze )) 1) ' н
(16)
для ножк= зуба ведомойшестерни:
Жн =
•gS^^Y
(21)
(22)
(17)
для ножкизубв ведущей шестерни:
у ^ввУОнр-Йз-Пг ..... Ут -)зк йЭ) '
для головки зубаведомойшестерни:
илм-фан ва инновацион ривОжланиш
наука и инновационное РАМвитие science and innovatiVH dev eL.oPmenT
У г =
(*к -1). У ей
tg^2 • (*ш + 1)
(24)
1,091 • (z +1).Г ■H2 .n у
' V к / ш к рк / ашг /
Уакн =-—--■ - —> -, М 1 Ч
tgö^i^-i). ГК. н+
n
ш рш
(25)
Тогда скорость изнашивания ножки зуба ведомой шестерни с учетом факторов, влияющих на износостойкость, в зависимости от скорости изнашивания головки зуба ведущей шестерни равна:
Скорость изнашивания, зависящая от количества зубьов шестерен и передаточного отношение при участии в процессе изнашивания абразивных частиц, приведена в таб-лицеб.
Таблица 6
Из ме не ни е соо рости изна шивания ножкиза ба ведомогоколеса в зависимости от количества зубьев шестерен и перьдоточного отношения
z ш + к tgö2 передаточное отношен ие С ко !)ость изнашивание ножки зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
13 104 8,000 0,850 • у ' ашг 0,8=4 • у ' ашг 0,852 • у ашг 0,888 • у ашг
13 91 7,ОЮО 0,850 • у ' ашг 0,825 • у ашг 0,853 • у ашг 0,889 • у ашг
13 78 6,000 0,936 • у ашг 0,826 g ' аш1 о,85Ш у ' ашг 0,891 • у ашг
13 61 5,000 0,938 • у ашг 0,828 • у ашгк ) ,857 • у ашг 0,893 • у ашг
13 5 2 4,000 0,942 • у ашг 0,831 • у ашг 0,860 • у ашг 0,897 • у ашг
13 -1 3,190 0,948 • у ашг 0,837 • у ' ашг И ,866 • у ] ояя 0,902 • у ' ашг
13 26 2,000 0,960 • у ашг 0,847 • д ашг 0,876 • у ашг 0,974 • у ашг
13 11 0 0,995 • у ашг 0,897 • у ашг 0,909 • у ашг 0,947 • у ашг
Сосласно втолш с повышением передаточного отнашения скорость изнашивания южки зуба ведомого колеса снижается [9; 10; 12]. С пераоачочным отношением, равным единисе, сков ость ионашивания больше на 6,6% по сравнению со скоростью изна-шиваншм зубьао! шестерен, когда переда-тччн о е отно шен ие состаоляет 8,000, независимо от вида упрочняющей обработки поверхн о ати чуба ведомого зубчатого кол чса.
Скорость изнашивания головки зуба ведомой шесторни в задисимосчи от числа зу-бчев шестерен и передаточного стношендь определяет ся:
шед-Гв ао).з .и2 м ш
о Я V в / е в рв / евн
Уаакг
1,091. (z „ +1). Гш-Н1 -прк
, м I ч, (26)
Изменение скорости изнашивания головки зуба ведомого колеса в зависимости
от числа зубьев ш естерен и передаточного отнош ения с участием абразивных частиц в масле агрегата п°иведеа о в тдблице 7. Скорость изнашивания ооловки зуба ведомого зубчатого колеса при передаточном отношении 8,000 птаыш вет ся независимо от вида упровеенющей обр еботки п ов ерх ностей тсе-ния зубьев.
Для расчета скорости изнашивания ножки зуба ведсмой шеаоерзи ив учвстив абразивных ч астиц Е! зави с плюсти ои скмрости изнашивания головки зуба получена формула:
аШМД-(вв а о)- Нрв Шв
Удт
1,091 .(z к+1). n
, м I ч,
(27)
рк
Скорость изнашивания ножки зубьев ведомого зубчатого колеса без участия абразивных частиц в зависимости от количества зубьев шестерен и передаточного отношения приведенав таблице 8.
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCE
ft
Я
Таблица 7
Изменение скорости изнашивания головки зуба ведомого колеса в зависим ости от числа зубьев шестерен и передаточногз етновшеная
z ш z к tgS2 передаточное отношение Скорость изнашивания головки зуба ведомого зубчатого коаеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ це м) н)ация азотирование
13 104 8,000 1,071 . у ашн 1,214 . у ' ашн 1,175 . у ашн 1,126 . у ашн
13 91 7,000 1,071 . у ашн 1,213 . у ашн 1,173 • п ' ашн 1,125 . у ашн
13 78 6,000 1,068 . у ашн 1,211 . у ашн 0,47) . у ашн 1,123 . у ашн
13 65 5,000 1,066 . у ашн 1,208 . у ' ашн 1,168 . у ) ашн 1,120 . у ашн
13 52 4,000 1,061 . у ашн 1,203 . у ашн 1,164 . у ашн 1,116 . у ашн
13 39 3,000 1,055 . у ашн 1,196 . у ашн 1,151. у ашн ) ,108 . у ашн
13 26 2,000 1,042 . у ашн 1,181 . у ашн 1,142 . у ашн 1,095 . у ашн
13 13 1,000 1,005 . у ашн 1,138 . у ашн 0,102 . п ашн 1,056 . у ашн
Таблица 8
Скорость изнашивания ножки зуба ведомого зубчатого колеса взависимости от количества зубьев шестерен и пер едаточного отношения
z ш z к tgv передаточное отношение Скорость изнашивания ножки зуба вед-мого губчатого (ввоса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
13 104 8,000 0,887 . у ' ашг 0,939 . у ' ашг 0,9)0 • з ашг 0,922 . у ашг
13 91 7,000 0,887 . у ашг 0,938 . у ашг 0,929 . у ашг 0,921 . у ашг
13 78 6,000 0,886 . у ашг 0,936 . у ашг 0,927 . у ашг 20 . у ашг
13 65 5,000 0,884 . у ашг 0,934 . у ашг 0,925 . у ашг 0,917 . у ашг
13 52 4,000 0,880 . у ашг 0,930 . у ' ашг г^ • • ' ашг 0,914 -у ' ашг
13 39 3,000 0,875 . у ашг 0,924 . у ашг з,ева .у ашг е,408- у ашг
13 26 2,000 0,864 . у ашг 0,913 . у ашг 0,904 . у ашг 0,896 . у 2 ашг
13 13 1,000 0,995 . у ашг 0,995 . у ашг 0,995 . у ашг 0,995 . у ' ашг
С повышением передаточного отношения до 8,000 скорость изнашивания зубьев увеличивается независимо от вида упрочняющей термической обработки поверхности зуба. Скорость изнашивания зубьев ведомой шестерни в зависимости от скорости из-
нашиванияведущ е-ш естер ни без участия в процессе иззашзвания аеразивных частиц определялась так:
_ ГнШ( (Ва 3) ера УСаь /ООЧ
гсков —тт^гт?—гт;-• (28)
3,егч(вки 3) • еР,
Таблица 9
Скорость изнашивания головки зуба ведомого колеса в зависимости от количества зубьев шестерен и передаточного отношения
z ш z к tgS2 передаточное отношение Скорость изнашивания головки зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
13 104 8,000 1,116 • у ' ашн 1,065 • у ' ашн 1,075 • у ашн 1,083 • у ашн
13 91 7,000 1,117 • у ашн 1,061 • у ' ашн 1,077 • у ашн 1,084 • у ашн
13 78 6,000 1,119 • у ашн 1,06У • у ашн 1,079 • у ашн 1,086 • у ашн
13 65 5,000 1,122 • у ашн 1,071 • у ашн 1,082 • у ашн 1,089 • у ашн
13 52 4,000 1,126 • у ашн 1,075 • у 'ашн 1,086 • у ' ашн 1,093 • у ашн
13 39 3,000 1,133 • у ашн 1,082 • у ашн м193 • у ашн 1,208 • у ашн
13 26 2,000 1,147 • у ашн 1,096 • у ашн 1,106 • у ашн 1,100 • у ашн
13 13 1,000 1,190 • у ашн 1,13У • у ' ашн и 14 7-у ашн 1,155 • у ашн
Согласно результатам расчета, скорость изнашивания головки зуба ведомого колеса, приведенная в таблице 9, имеет наибольшее значение, когда передаточное отношение зубчатой передачи равно 1,000. При этом повышается скорость изнашивания зубьев шестерен передаточным отношением, равным 8,000, независимо от вида упрочняющей обработки зубьев шестерен [4; 8; 14].
Выбор твердости зубьев ведомой шестерни понижающей передачи
Сравнение результатов расчета твердости зубьев ведомого зубчатого колеса проводилось на ускоряющей и понижающей передачах. Для этого зубчатые передачи имели одинаковое суммарное количество зубьев - 117. Результаты расчета твердости пони-
ающей зубчатой передачи с передаточным отнишением 8,000 и ускоряющей передачи с передаточным отношением 0,125 показа-и, что твердость зубьев ведомого колеса ускоряющей переаачи окаоалась на 1 3,8% больше ед сравнению а твардостью зубьев ведомого колеса с понижающей передачей (табл. Д 10). ито связан о а оам, что на пона-жающей передаче е качдым зубом ведущего коле са одновременно имеют контакт нес-кольке зубьие ведомого зу бчатоао колеса, так как введомом колесе понижающей пе-едачи количество контактируемых зубьев большд, чем у ведомого зубчатого колеса ускоряющей передвчи [13; 14]:
1,091-0 -1)-Г -ш. H2 - n -у
H __v к к г 2 ш рш ' ашн
\ tgS2-{ ^ +1)- Гш Ш- прк Ук
МПа
(29)
Таблица 10
Изменение твердости зуба ведомой шестерни понижающей передачи в зависимости от числа зубьев шестерен и передаточного отношения
z ш z к tgv передаточное отношение Твердость зуба ведомого зубчатого колеса, м/час
объемная закалка закалка ТВЧ цементация азотирование
13 104 8,000 283,6 367,9 401,1 492,7
13 91 7,000 283,4 366,9 400,8 492,4
13 78 6,000 283,2 366,6 400,4 491,9
13 65 5,000 281,9 365,1 399,0 489,5
13 52 4,000 281,8 363,1 397,6 488,2
13 39 3,000 279,2 361,3 395,0 484,4
13 26 2,000 275,8 356,6 389,3 478,2
13 13 1,000 264,7 342,4 381,7 459,5
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ TECHNICAL SCIENCE
ft
Я
Выводы
Таким образом, по результатам исследования можно сделать следующие выводы:
1. В ускоряющей передаче:
- повышение передаточного отношения с 0,125 до 1,000 приводит к снижению разницы скоростей изнашивания между головкой зуба ведомой и ножкой зуба ведущей шестерни, значение которой составляет 7,3% при объемной закалке, закалке током высокой частоты, цементации и азотировании;
- при повышении передаточного отношения твердости зубьев ведомого зубчатого колеса, когда передаточное отношение равно 1,000, снижение твердости составляет 3,6% по сравнению с твердостью зубчатого
зацепления при передаточном отношении 0,125.
2. В понижающей зубчатой передаче повышение передаточного отношения с 1,0 до 8,0 приводит к повышению скорости изнашивания головки по сравнению с ножкой зуба шестерен на 6,6%, независимо от вида упрочняющей обработки поверхности.
3. В понижающей зубчатой передаче с передаточным отношением 8,000 и ускоряющей передаче с передаточным отношением 0,125, имеющих одинаковое суммарное количество зубьев, твердость зубьев ведомого колеса ускоряющей передачи на 13,8% больше, чем твердость зуба ведомого колеса понижающей передачи.
REFERENCES
1. Ikramov U.A., Irgashev A. Term of oil replacement in gear transmissions. Friction and Wear, 1989, vol. 10, no. 3, pp. 545-554.
2. Dudas I. The theory and practice of worm gear drives. London, Penton press, 2000, 314 p.
3. Wojnarowski J., Onishchenko V. Tooth wear effects on spur gear dynamics. Mechanism and Machine Theory, Elsevier Science Ltd, Oxford, UK, February 2003, vol. 38, issue 2, pp. 161-178.
4. Ikramov U.A., Irgashev A., Makhkamov K.H. Calculation model to assess the wear resistance of gears by concentrations of wear products in oil. Friction and Wear, 2003, vol. 24, no. 6, pp. 620-625.
5. Pat. 20120000305 USA. Hybrid enveloping spiroid and worm gear. G. Kazkaz, M. Puppa-la, D. Richard; Illinois Tool Works. Published on 05-Jan-2012.
6. Wang Q.J. Encyclopedia of Tribology. Q.J. Wang, Y-W. Chung. Springer New York Heidelberg Dordrecht London, 2013, 413 p.
7. Gorlenko O.A., Makarov G.N., Shnyrikov I.O. Increasing the contact endurance of the teeth of spur gear drives. Friction and lubrication in machines and mechanisms, 2014, no. 6, pp. 25-27.
8. Irgashev A. Assessment of wear resistance of rolling friction units working in abrasive environment. Tashkent, Tashkent State Technical University, 1996, 131 p.
9. Ikramov U., Makhkamov K., Irgashev A. Method of choosing a material for friction knots, working in the presence of abrasive particles in the gap. Proceedings of the II International Conference "Wear of machines by particles", Prague, 1987, pp. 6-45.
10. Ikramov U.A., Irgashev A. About a condition of the theory of abrasive wear and some aspects of calculation of gear-wear. Technical sciences. Tashkent, 1995, no. 1-4, pp. 111-121.
11. Irgashev A. The choice of gearing module of gears by strength and wear resistance conditions. Materials of the International Conference "Resource- and energy-saving, environmentally friendly composite materials". Tashkent, 2013, September 19-21, pp. 386-388.
12. Development of methodology of theoretical estimation of parameters and duration of wear testing of gear. Materials Report on research work. Development of scientific bases of increasing wear resistance of gear drives of units of mobile machines and industrial equipment (intermediate). Tashkent, Tashkent State Technical University, 2014, 86 p.
13. Development of methods to improve the wear resistance of gears. Report on research work. Development of scientific foundations to improve the wear resistance of gears of units of mobile machines and industrial equipment. Tashkent, Tashkent State Technical University, 2015, 94 p.
14. Irgashev A. Methodological bases of increasing wear resistance of gears of heavily loaded gear transmissions of machine units. D. Technical Sciences, Tashkent, 2005, 244 p.
15. Irgashev A., Irgashev B.A. Wear resistance of gears. Tashkent, Tashkent State Technical University, 2013, 165 p.
16. Shaabidov Sh.A., Irgashev A., Mirzaev K.K. Increasing the operational properties of the surface layers of machine parts. Monograph. Tashkent, Tashkent State Technical University, 2012, 176 p.
17. Irgashev A., Mirzaev N.N., Irgashev D.A. Assessment of wear of machine parts by concentrations of wear products in oil. Tashkent, Tashkent State Technical University, 2012, 160 p.
18. Ikramov U.A., Irgashev A. Analytical method of predicting the durability of gears by concentrations of wear products. Bulletin of the Tashkent State Technical University, Tashkent, 1994, no. 1-2, pp. 126-130.
19. Dubovik E.A. Features of wear of gear transmissions. Friction and lubrication in machines and mechanisms, 2015, no. 3, pp. 31-35.
20. Zamyatin A.Y., Zamyatin V.Y. Friction-fatigue properties of gears. Friction and Wear, 1999, vol. 1, no. 3, pp. 394-397.
21. Malikov A.A., Likhosherst V.V., Shalobaev E.V. Analysis and classification of the wear process of the gears. Reference book. Engineering Journal, 2011, no. 9, pp. 2-11.
Рецензент: Т.Р. Пулатов, PhD, доцент, заведующий кафедрой "Машиностроение и авиакосмический инжиниринг", Туринский политехнический университет в Ташкенте.
