Systems. Methods. Technologies 4(36) 2017

Systems Methods Technologies. V.N. Anferov et al. The choice of criterion … 2017 № 4 (36) p. 45-51 46 Введение Широкое применение червячных и спироидных пе - редач в различных машинах и механизмах , включая высокоскоростные и тяжелонагруженные передачи , неизбежно связано с повреждениями зубьев колес и витков червяков . Повреждения передач обусловлены передаваемой нагрузкой , скоростью вращения , мате - риалами , термообработкой , способом производства и условиями эксплуатации . Анализ повреждений спироидных передач . Спи - роидные передачи выходят из строя вследствие разру - шений и повреждений : поломки зубьев , усталостного выкрашивания , изнашивания и заедания . Поломка зубьев колеса или витков червяка может произойти по причине больших перегрузок ударного или статического характера , но чаще всего — в результате образования и роста усталостной трещины . Причиной возникновения усталостной трещины в большинстве слу - чаев является работа передачи с нагрузками , превышаю - щими предел выносливости материала . Поломка зубьев колеса также возможна вследствие недопустимо больших перегрузок , например при пуске [15]. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев червячных и спироидных колес характеризуется появлением раковин на месте частиц металла , выкро - шившихся с рабочих поверхностей зубьев . Это проис - ходит под действием переменных контактных напря - жений , превышающих предел контактной выносливо - сти металла для данного цикла нагружений . Усталост - ное выкрашивание наблюдается преимущественно у зубьев колес из сплавов с относительно низкой кон - тактной выносливостью и повышенными противоза - дирными свойствами [14]. Изнашивание витков червяков выражается в появле - нии поверхностных трещин на боковых сторонах цемен - тированных и закаленных червяков , причиной появления которых могут быть концентрация нагрузки , местные вспышки температуры в поверхностных слоях материала из - за недостаточной смазки . Трещины также могут поя - виться как следствие технологических дефектов . Образо - вание трещин , сопровождаемое отслаиванием материала рабочих поверхностей витков цементированных червя - ков , является результатом высоких касательных напряже - ний , зона максимума которых оказывается ниже наугле - роженного и закаленного слоя [15]. Износ зубьев червячных и спироидных колес связан с недостаточной чистотой масла или недостаточным качеством поверхности витков значительно более твердого червяка [15]. В большинстве случаев червячные и спироидные передачи выходят из строя по причине чрезмерного износа зубьев колес , а также при перегрузках вследст - вие заедания рабочих поверхностей колеса и червяка . Заеданием называется процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания поверхностей и переноса материала . За - едание зачастую может завершаться прекращением относительного движения [11]. Заедание происходит вследствие того , что при от - носительном скольжении частицы одной поверхности при некоторых условиях прочно сцепляются с части - цами другой поверхности . На более мягкой поверхно - сти при дальнейшем скольжении возникают борозды . Заедание может наступить и на смазанных рабочих поверхностях зубьев , если между ними не образуется непрерывная масляная пленка . Это происходит вслед - ствие больших нагрузок и недостаточных скоростей , так как большие скорости способствуют затягиванию масла в зону контакта , либо вследствие выделения большого количества тепла при трении и повышении температуры до такой величины , при которой масло теряет свои смазывающие свойства , как это происходит в быстроходных передачах [11, 12]. Процесс заедания поверхностей разделяют на три этапа . Первый этап — переход от контактно - гидро - динамической смазки к граничной . Чем толще масля - ная пленка между зубьями , тем удаленнее условия ра - боты от тех , при которых наступает заедание . В реаль - ных условиях работы зубчатых колес исчезновение гидродинамической смазочной пленки или снижение ее толщины до опасного минимума еще не приводят к заеданию , поскольку поверхности разделяются гранич - ной пленкой . Второй этап — переход от граничного трения к ме - таллическому контакту . Разрушение граничной пленки может произойти либо вследствие больших пластиче - ских деформаций контактирующих поверхностей , либо от высоких температур , развивающихся в зоне контак - та , либо от обеих причин вместе . Третий этап — схватывание металлов и разрушение узлов схватывания . Здесь контакт чистых металлов и наличие определенных условий приводят к схватыва - нию поверхностей . При дальнейшем относительном движении участки схватывания могут разрушаться по поверхности контакта , и тогда заедания поверхностей не произойдет . Если же прочность зоны схватывания окажется больше , чем прочность поверхностных слоев металла , то наступает заедание с образованием рисок , хребтов , наволакивания и т . д . При этом температура поверхностей увеличивается , процесс прогрессирует , и в результате поверхности становятся совершенно не - пригодными для дальнейшей работы [12]. Анализ существующих критериев заедания . В настоящее время стандартизованного метода расчета передач собственно на заедание еще нет из - за отсутст - вия достаточно надежного критерия заедания . Разли - чают два вида критериев заедания : критерии , характе - ризующие степень повреждения трущихся поверхно - стей или степень разрушения детали и расчетные кри - терии . Первые были описаны выше . Расчетным крите - рием заедания называется некоторая функция от ряда переменных параметров , влияющих на заедание . Пред - полагается , что когда эта функция достигнет критиче - ского значения , наступит заедание поверхностей . Авторами проведен анализ и выполнена классифи - кация различных критериев заедания с целью выбора расчетной зависимости для оценки задиростойкости спироидного зацепления . В результате все существую - щие критерии разделены на семь групп . В первую группу определены критерии , которые представляют собой произведение силового и скорост -