DSCN0530

96 J. Wytrzymałość przekładni walcowych

niu ząbów przez odcinek przyporu. Dodatkowy wpływ mają tutaj naprężenia styczne w warstwie wierzchniej od sił tarcia zębów, szczególnie niekorzystne po stronic poślizgu ujemnego [14J. Rola oleju w strefie styku nie jest też wyraźnie określona. Z jednej strony, zgodnie z teorią hydrodynamicznego smarowania, rozszerza on strefę nacisków, powodując ich obniżenie, z drugiej zaś strony -wciskany w szczeliny mikropęknięć i rys powierzchniowych — powoduje rozrost pęknięć, przyczyniając się do rozwoju pittingu.

Również niejasna jest rola olejowych dodatków powierzchniowo czynnych, które korzystnie wpływają na własności smarne, ale jednocześnie wnikają mocno w szczeliny mikropęknięć, powodując ich rozsadzanie przy przechodzeniu przez strefę dużych nacisków stykowych. Badania efastohydrodynamicznego filmu olejowego w obszarze styku zębów [24] wykazują pojawienie się ostrego spiętrzenia nacisków o dużym gradiencie, które wywiera też pewien wpływ na zjawisko zmęczeniowego wykruszenia w warstwie wierzchniej zębów.

Wyniki badań eksperymentalnych pittingu, jako zjawiska zmęczeniowego, przedstawione są na wykresach zmęczeniowych jako zależność nacisku stykowego lub umownego naprężenia stykowego od liczby cykli zmian obciążeń. Występuje tu wyraźny zakres trwałości ograniczonej i nieograniczonej, podobnie jak na innych wykresach zmęczeniowych stali.

Zdarza się niekiedy, że w początkowym okresie pracy występują objawy drobnego pittingu w wyniku bardzo dużych nacisków na występach chropowatości powierzchni, lecz po pewnym okresie dotarcia zjawisko to zanika. Taki rodzaj pittingu nazwiemy zanikającym, w odróżnieniu od rozwijającego się, który nazwiemy pittingiem progresywnym. Jak możemy wnioskować, pierwszy jest zjawiskiem niegroźnym i przemijającym, drugi zaś prowadzi do zniszczenia przekładni.

Złamanie zmęczeniowe następuje w wyniku powtarzających się wielokrotnie cykli obciążeń i naprężeń w niebezpiecznym przekroju zęba. Złom następuje w miejscu największej koncentracji naprężeń, w strefie karbu u podstawy zęba. Dodatkowy karb technologiczny, podcięcia i progi po szlifowaniu, rysy od obróbki mechanicznej, rysy hartownicze, wykruszenia zmęczeniowe (np. pittingowe) lub miejscowe wady materiałowe i nieciągłość struktury materiału mogą przyczynić się do zainicjowania złomu. Graniczna wytrzymałość zmęczeniowa, wyznaczana eksperymentalnie, podawana jest w tabelach lub na wykresach zmęczeniowych.

Złamanie doraźne może wystąpić w przypadku doraźnego przeciążenia zęba, np. w jakiejś nieprzewidzianej sytuacji awaryjnej. Przyczyna może leżeć też w miejscowym osłabieniu materiału, np. wskutek ukrytej wady strukturalnej, wtrąceń niemetalicznych czy pęknięć i naprężeń hartowniczych.

Zatarcie zębów pojawia się wówczas, gdy w wyniku dużego nacisku stykowego i nadmiernej temperatury osłabiającej skuteczność środka smarnego dochodzi do metalicznego styku występów nierówności, mikrospajania i sczepiania cząsteczek obu współpracujących zębów, w wyniku czego tworzą się metaliczne mostki, które są następnie rozrywane na skutek względnego ruchu współpracujących uzębień. Cząsteczki materiału miększego naklejają się zwykle na powierzchniach tward-

szych, wzrasta chropowatość, dochodzi mikroskrawanie. rysowanie i bruzdowanie powierzchni. Cały ten proces narasta progresywnie i prowadzi do gwałtownego zatarcia i zniszczenia powierzchni współ pracujących uzębień. Działanie to może być przyspieszone wskutek stosowania niewłaściwego oleju, wadliwego sposobu smarowania i przegrzania przekładni ponad dopuszczalną temperaturę.

Zużycie ścierne jest to uszkodzenie narastające stopniowo i objawiające się jako ubytek materiału warstwy wierzchniej na współpracujących bokach zębów, spowodowany oddzielaniem cząstek wskutek ścinania nierówności, mikroskrawania. rysowania i bruzdowania. Zużycie ścierne zachodzi intensywniej wówczas, gdy pomiędzy powierzchnie współpracujące dostanie się brud. pył. piasek, zendra. cząsteczki produktów zużycia lub innych zanieczyszczeń o właściwościach ścierniwa. Znaczące zużycie ścierne występuje zwykle w przekładniach otwartych, słabo smarowanych i narażonych na kurz z otoczenia.

Odkształcenie, wygniatanie i deformacje plastyczne zębów mogą wystąpić w przypadku stosowania zbyt miękkich i nieodpowiednich stali. Wskutek nadmiernych nacisków i towarzyszących ruchowi poślizgowemu obciążeń stycznych cząsteczki warstwy wierzchniej boków zębów przemieszczają się dobiegunowo (w kierunku do bieguna zazębienia C) na zębach koła napędzanego oraz odbieguno-wo na zębach koła napędzającego (rys. 2.58b). Na kole napędzającym (czynnym) objawia się to w postaci wypływu materiału na krawędzi wierzchołkowej zęba oraz w postaci wgłębienia (bruzdy) na boku zęba w miejscu zmiany zwrotu poślizgu. Z kolei na zębie biernym stopniowo postępująca deformacja plastyczna objawia się w postaci wzniesienia (grani) w miejscu zmiany zwrotu poślizgu (rys. 3.7). Ten rodzaj uszkodzenia występuje bardzo rzadko, gdyż na koła zębate nie stosuje się z reguły stali w stanie nieulepszanym. Może się ono pojawić niekiedy i w kołach ulepszanych wskutek nadmiernych obciążeń o charakterze uderzeniowym, np. w przypadku nieprawidłowego zazębienia z nadmiernym luzem obwodowym.

Te oraz inne jeszcze postacie uszkodzeń kół zębatych scharakteryzowane są w normie PN-67/M-88506. Pojawienie się jakiegoś rodzaju uszkodzenia zależy od wielu czynników, ale głównie od sił obciążających ząb, od prędkości obwodowej i związanej z nią prędkości ślizgania się zębów po sobie, od rodzaju i właściwości materiału kół zębatych oraz od rodzaju oleju i warunków smarowania. W dużym .uproszczeniu można przedstawiać nośność (obciążalność siłą lub momentem granicznym) uzębienia w zależności od prędkości obwodowej koła. przy nie zmienianych pozostałych parametrach konstrukcyjnych i eksploatacyjnych przekładni.

Na rysunku 3.8 przedstawiono poglądowo krzywe graniczne nośności wyrażonej wielkością przenoszonego momentu. Niebezpieczeństwo’ uszkodzenia uzębień występuje powyżej linii granicznych, ze względu na: pitting (i), złamanie (2), zatarcie (i) i zużycie ścierne (4). Poniżej tych linii mamy obszar wolny od uszkodzeń. Porównanie rys. 3.8a, przedstawiającego granice nośności dla kół ze stali ulepszonych, z rys. 3.8b dla uzębień hartowanych powierzchniowo, daje pogląd na rodzaje uszkodzeń, które mogą zagrażać w określonym obszarze prędkośoi obwodowych. Dla kół ze stali ulepszanych najczęściej i najwcześniej

Prtckludnle jęb.iic