Rodzaje zużycia kół zębatych

Wielkie znaczenie dla praktyki konstrukcyjnej ma dokumentacja procesów zużycia lub uszkodzeń kół zębatych. Umożliwia ona uzyskanie informacji dających podstawę wprowadzania zmian w metodach projektowania i obliczania kół zębatych. Znaczenie tej dokumentacji jest tym większe, że dotyczy ona nie badań modelowych w warunkach laboratoryjnych, ale rzeczywistych warunków pracy przekładni. W celu ułatwienia opracowywania wniosków ogólnych z licznych protokołów i ekspertyz konieczne jest stosowanie ujednoliconych nazw i określeń.

PN-67/M-88506 ustala nazwy i określenia różnych postaci zużycia i uszkodzeń zębów kół zębatych na skutek ich pracy. Nie obejmuje ona uszkodzeń powstałych jeszcze Wi procesie produkcyjnym. Rozróżnia się następujące postacie zużycia, definiowanego jako ubytek materiału na współpracujących bokach zębów, spowodowany procesami tarcia między zębami:

Zużycie bezścierne — spowodowane tarciem zębów bez udziału ciał obcych o własnościach ściernych.

Zużycie dogładzające — również bezścierne, polegające na zmniejszeniu chropowatości powierzchni zębów, jest nawet korzystne dla pracy zębów, zarówno ze względu na warunki powstawania filmu olejowego, jak też ze względu na zwiększenie rzeczywistej powierzchni przylegania zębów, a tym samym zmniejszenie lokalnych nacisków.

Zużycie ścierne — wywołane udziałem obcych ciał o własnościach ściernych, występuje szczególnie intensywnie w przypadku otwartych przekładni w przemyśle cementowniczym, odlewniczym itp., gdzie wydzielane są znaczne ilości pyłów o własnościach ściernych.

Zarysowania — należą do objawów zużycia ściernego, przy którym na boku zęba tworzą się krótkie rysy lub znaki biegnące w kierunku poślizgu, widoczne nieuzbrojonym okiem.

Zatarcie — zużycie powstałe na skutek wyrwania z zębów cząstek materiału, które złączyły się z cząstkami materiału zęba współpracującego. Zatarcie występuje na skutek zniszczenia warstwy oleju na powierzchni i zębów, spowodowanego zbyt dużym naciskiem i dużą prędkością poślizgu. Zasadnicze znaczenie ma tutaj rodzaj oleju, a szczególnie istotne jest działanie dodatków przeciwzatarciowych. Na zatartej powierzchni tworzą się wyrwy i rowki biegnące w kierunku poślizgu, szczególnie intensywne w miejscach maksymalnych/ wartości prędkości poślizgu, tj. na głowie zęba. W przypadku zębów o modyfikowanym zarysie, najbardziej intensywne zatarcie może wystąpić poniżej średnicy wierzchołkowej.

Zużycie interferencyjne — występuje w przypadku nieprawidłowej geometrii zazębienia i wywołane jest krawędziowym wejściem zęba w zazębienie w okolicy stopy zęba współpracującego. W skrajnych przypad- 1 kach może to doprowadzić do złamania zęba, a zawsze zwiększa hałaśliwość przekładni.

Zużycie korozyjne — spowodowane jest działaniem chemicznym związków zawartych w oleju, w tym także wilgoci. Na powierzchniach roboczych wywołuje ono' ubytki materiałowe w postaci plam, natomiast na innych powierzchniach zębów daje się rozpoznać po śladach korozji.

Łuszczenie — objawia się odrywaniem materiału z powierzchni roboczych zęba w postaci bardzo cienkich płatków. Na samej powierzchni roboczej jest słabo zauważalne, natomiast można je wykryć przez obecność płatków metalu w oleju. Łuszczenie występuje najczęściej w przypadku wystąpienia plastycznych odkształceń powierzchni zębów.

Przypalanie — objawia się w postaci lokalnej zmiany barwy powierzchni zęba. Może być spowodowane jeszcze w procesie produkcyjnym przez niewłaściwe szlifowanie lub w procesie eksploatacji jako skutek działania wysokiej temperatury wywołanej nadmiernym tarciem. Powoduje to lokalną utratę twardości powierzchni zęba.

Zabarwienie — objawia się niewielką zmianą barwy zęba, której nie towarzyszy jeszcze istotna zmiana twardości. Rozróżnia się trzy stopnie zużycia:
1) zużycie małe — nie mające istotnego wpływu na prawidłową pracę przekładni, zarys zęba zużytego nie odbiega wiele od zarysu zęba nowego w danej klasie dokładności wykonania,
2) zużycie średnie — zmieniające zarys na. tyle, że powstają już nowe efekty dynamiczne jak w przypadku znacznej zmiany klasy dokładności wykonania,
3) zużycie duże — któremu odpowiadają tak duże zmiany zarysu, że są już nieporównywalne z dopuszczalnymi odchyłkami nawet w przypadku obniżenia dokładności wykonania o kilka klas. Takie zużycie prowadzi do poważnego zakłócenia pracy zębów i w efekcie do ich całkowitego zniszczenia.

Uszkodzenia zębów — polegają na zniszczeniu fragmentu powierzchni zęba. Mogą one powstać jako wtórny objaw zużycia, ale najistotniejsze uszkodzenia zębów wywołane są innymi przyczynami niż tarciem międzyzębnym.

Zmęczenie powierzchniowe — wywołane jest przekroczeniem wytrzymałości zmęczeniowej na naciski. Objawia się ono w postaci plam lub wgłębień na powierzchni boku zęba.

Plamy zmęczeniowe — powstają zwykle w pierwszym okresie pracy zęba — następnie na skutek dopracowania się powierzchni roboczych zwykle zanikają; objawiają się one w okolicy średnicy tocznej i nie stanowią istotnego zagrożenia.

Wgłębienia zmęczeniowe (pitting) — w postaci kraterów na powierzchniach roboczych — wywołane są również przekroczeniem wytrzymałości zmęczeniowej na naciski. Występują zwykle w okolicy stopy zęba, gdzie panują najwyższe naciski ze względu na mały promień ewolwenty. Kratery te łączą się często w większe pasma powodujące znaczne ubytki materiału o ostrych krawędziach. Pitting niszczący wykazuje tendencję rozwoju w miarę ubytku powierzchni kontaktu między! zębami i prowadzi do całkowitego zniszczenia zęba przez jego wyłamanie.

Wgłębienia hartownicze — spowodowane są najczęściej wysokimi naprężeniami własnymi pozostałymi po obróbce cieplnej. Po pewnym okresie pracy zębów występują odpryski z powierzchni zęba, przeważnie wzdłuż krawędzi zębów.

Odkształcenia plastyczne — stanowią trwałą zmianę kształtu zęba pod działaniem dużych odciążeń.

Nawalcowanie uderzeniowe — jest również odkształceniem plastycznym wywołanym poślizgiem zębów przesuwającym materiał w kierunku głowy i stopy zęba. Daje się łatwo zaobserwować na głowie zęba w postaci ostrego wypływu materiału. W okolicy średnicy tocznej powstaje wzniesienie wywołane małym poślizgiem.

Marszczenie — jest odkształceniem plastycznym polegającym na tworzeniu się drobnych fal w kierunku szerokości koła. Przybierają one postać łuski rybnej. W przypadku zazębienia hipoidalnego, gdzie występuje jednocześnie poślizg w kierunku promieniowym i osiowym, łuski układają się prostopadle do wypadkowego kierunku poślizgu.

Bruzdowanie — jest szczególną postacią odkształcenia plastycznego występującego w poprzek boku zęba. Prowadzi najczęściej do zniszczenia zazębienia, ponieważ spowodowane, jest nadmiernym obciążeniem.

Złamanie — jest ubytkiem znacznej części zęba. Rozróżnia się trzy rodzaje złamania w zależności od przyczyny.

— Złamanie zmęczeniowe — jest najczęstszą postacią złamania. Wynika z przekroczenia wytrzymałości zęba na wielokrotnie powtarzające się naprężenia. Złamanie rozpoczyna się pęknięciem w okolicy stopy zęba, w miejscu najwyższych naprężeń od strony rozciąganej. W zależności od rozkładu obciążenia na szerokości koła złamanie zęba może wystąpić na całej szerokości koła, tj. u podstaw zęba, lub złom przebiega skośnie od podstawy ku wierzchołkowi. Przełom zmęczeniowy wykazuje powierzchnię gładką, natomiast część zęba wyłamana na skutek przekroczenia wytrzymałości doraźnej ma inny przełom, zwykle poszarpany.

— Złamanie na skutek zużycia zęba — może mieć charakter złamania zmęczeniowego lub doraźnego. Wywołane jest ono znacznym osłabieniem wytrzymałości zęba na skutek istotnych zmian geometrycznych.

— Złamanie doraźne — jest skutkiem jednorazowego, silnego przeciążenia zęba. Przełom jest jedwabisty w przypadku materiałów kruchych lub poszarpany w przypadku materiałów ciągliwych.

Pęknięcia hartownicze — powstają już w procesie hartowania i mogą spowodować doraźne lub zmęczeniowe złamanie zęba. Część przełomu pokrywa się nalotem tlenków.

Pęknięcia szlifierskie — powstają w procesie szlifowania, stanowiąc regularny wzór lub siatkę na powierzchni zęba. Niekiedy widoczne są dopiero po pewnym okresie pracy zęba. Powodują najczęściej drobne odpryski.


WebSystem tel. 048 383.01.44 polecamy produkty: falowniki, motoreduktory i softstarty