Введение к работе
Актуальность проблемы. Задача повышения надежности зубчатых передач на современном этапе, связанная с интенсификацией рабочих процессов, характеризующейся увеличением окружных скоростей и удельных нагрузок, является актуальной. При этом значительный рост напряженности их работы сочетается с необходимостью снижения массы и увеличения ресурса работы. Решение этой задачи традиционными методами - путем выбора высокопрочных материалов и различных упрочняющих технологий практически исчерпано.
На практике применяются зубчатые передачи, работающие в одном из двух режимов: 1) разноименные боковые поверхности зубьев работают примерно в одинаковых условиях; 2) в разных условиях, например транспортные, грузоподъемные, горнорудные, землеройные и прочих машинах.
Исследования специалистов показали, что в передачах со вторым режимом работы целесообразно применять зубчатые колеса с несимметричным профилем зубьев.
Вопросы выявления преимуществ исследования области существования, расчета геометрии и прочности зубчатых передач с несимметричным эвольвентным профилем изложены в ряде работ Э.Б.Вулгакова, А.Л.Капелевича, Г.Б.Иосилевича , В.Д.Андожского , Г.В.Ривкина , В.Д.Василенка , Н.И.Рогачевско-го и др.
Несмотря на значительные успехи в изучении этого вопроса недостаточно исследованными остаются вопросы определения характеристик несущей способности зубчатых колес с несимметричными зубьями при различных числах зубьев и видах нагружения при извлечении угла зацепления на нерабочей стороне профиля, координаты приложения нагрузки.
Имеющиеся в литературе данные по установлению несущей способности этих передач малочисленны и противоречивы.
Настоящая работа является частью общих исследований по повышению надежности и долговечности зубчатых колес, проводимых в Лаборатории прочности Таразского государственного университета.
Цель работы - установление закономерностей сопротивления разрушению от изгиба зубьев зубчатых колес несимметричного профиля при различных углах зацепления на нерабочей стороне, числах зубьев и видах нагружения.
Научная новизна работы и положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем:
получены результаты теоретических исследований влияния геометрии и координаты приложения нагрузки на характеристики прочности зубьев зубчатых колес модифицированного профиля;
установлены закономерности влияния изменения числа зубьев зубчатых колес и углов зацепления на нерабочей стороне на сопротивление усталости при циклическом плавном и ударном отнулевом нагружении и на сопротивление разрушению при однократных статической и ударной нагрузках;
изучены качественные особенности механизмов разрушения в зависимости от вида и уровня нагружєния, чисел зубьев и углов зацепления на нерабочей стороне, установленные по результатам фрактографического анализа их изломов.
Практическая ценность работы. Получены данные о коэффициентах формы зуба при расчетах зубчатых передач с зубом несимметричной формы с различными углами зацепления на нерабочей стороне, координатах приложения нагрузки и предельных напряжениях при различных видах циклического и однократного нагружєния. Практическую ценность представляет предложенный способ повышения прочности зубьев зубчатых передач путем увеличения угла зацепления на нерабочей стороне без увеличения габаритов и массы, рассчитанного на применение распространенных технологий и зубонарезающего оборудования и требующего изменения лишь геометрии зубонарезающего инструмента.
Пути реализации и внедрение. Полученные результаты исследований и способ повышения прочности зубьев зубчатых передач приняты к использованию в АО "Запчасть" (г.Тараз). Часть результатов, выполненных исследований использованы в хоздоговорной научно-исследовательской работе с Минводхозом СССР "Методика исследования прочности и долговечности деталей строительных и мелиоративных машин".
Апробация работы. Диссертационная работа обсуждена на научном семинаре по механике Института механики и маши-
новедения МН-АН РК (г.Алматы). Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Республиканском научно-техническом семинаре "Автоматизированное проектирование зубчатых передач и редукторов" (г.Алма-Ата, 1984), IV Всесоюзном симпозиуме "Теория реальных передач зацеплением" (г.Курган, 1988), научно-технической конференции "Стандартизация и унификация в области зубчатых передач" (г.Харьков, 1990), XI Международном коллоквиуме "Механическая усталость металлов" (г. Киев, 1991), I Республиканском съезде по теоретической и прикладной механике (г. Алматы, 1996).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения и пяти глав, основных выводов и рекомендаций. Работа изложена на 107 страницах основного текста, включающих 45 рисунков, 12 таблиц, 107 библиографических наименований и приложения на 83 страницах.
Автор выражает искреннюю благодарность своему научному консультанту , доценту Таразского Государственного университета им. М.Х.Дулати к.т.н. Курляндскому Ю.Н. за консультации и обсуждение результатов.