Получена аналитическая зависимость, позволяющая рассчитать продолжительность износного испытания зубчатых передач, учитывающих массу масла, заливаемого в ванночку машины трения, степени относительного проскальзывания между зубьями шестерен, в размере испытуемых образцов и шероховатости поверхности трения.
Ключевые слова:продолжительность износного испытания зубчатых передач,машины трения, зубья шестерен, шероховатости
An analytical dependence is obtained that allows calculating the continuity of wear testing of gears, taking into account the mass of oil of the friction machine poured into the bath, the degree of relative slip between the teeth of the gears, in the size of the test specimens and the roughness of the friction surface.
Keywords: continuity of wear testing of gears, friction machines, gear teeth, roughness
В агрегатах машин, имеющих зубчатые передачи и работающих в запыленных условиях, количество отказов составляет 43,3 % от общего количества отказов машины. При этом затраты средств на устранение этих отказов составляет 54,3 % от общих затрат на ремонт машин [1].
В целях получения сравнительных результатов испытаний зубчатых колес в натуре и его роликовых аналогов на образцах пути их трения при равных условиях нагружения и степени проскальзывания поверхностей трения должны быть одинаковыми. Путь трения, приходящийся на один зуб шестерни за один срок замены масла, в общем виде равен:
(1)
где 
– скорость скольжения между зубьями шестерен, м/с; 
– срок замены масла в агрегате, час; 
– число зубьев ведущей шестерни.
Срок замены масла в агрегате зависит от концентрации продуктов износа, выпадающих из контактирующих поверхностей при трении [2]. При постоянном размере зубчатых колес, находящихся в зацеплении и объеме масла в агрегате, когда масло содержит без участие абразивные частицы, срок их замены зависит от среднего арифметического отклонения профиля шероховатости
, частоты вращения ведомой шестерни 
, модуля зацепления 
, длины зуба 
и количества масла, заливаемого в картер агрегата 
.
Количество циклов нагружения, происходящих за один срок замены масла, равно:
,(2)
где 
– количество пар шестерен, окунающихся в масло и участвующих в процессе смазки зубчатых колес в агрегате; 
– плотность масла, кг/м3.
Количество циклов нагружения за один срок замены масла 
с учетом частоты вращения ведомой шестерни 
:
(3)
Приравняв выражения и решив их относительно , получим:
(4)
Подставляя значения скорости скольжения 
и срока замены масла из в после некоторого упрощения, получим: путь трения между головкой (ножкой) зуба ведущей и ножкой (головкой) зуба ведомой шестерен,
,(5)
где – модуль зацепления, м; 
– передаточное отношение; 
угол зацепления, град; 
коэффициент, учитывающий место расположения зацепления относительно делительной окружности ведущей шестерни [3].
Путь трения роликовых аналогов за время испытания:
(6)
где t – продолжительность испытания зубчатых колес на износостойкость, час; 
– скорость скольжения между образцами, м/с,
(7)
Здесь 
, 
- соответственно окружные скорости нижнего и верхнего образцов, м/с
(8)
– угловые скорости нижнего и верного образцов соответственно, об/с; 
радиусы кривизны нижнего и верхнего образцов соответственно, м.
Тогда скорость скольжения между нижним и верхним образцами при моделировании головки (ножки) зуба ведущей и ножки (головки) зуба ведомой шестерен на роликовых образцах:
(9)
Путь трения между образцами модулирующих головки (ножки) зуба ведущей и ножки (головки) зуба ведомой шестерен роликовыми аналогами:
(10)
Приравняв пути трения между зубьями шестерен и их роликовые аналоги [4], решив равенство относительно
, получим продолжительность испытания на износостойкость головки (ножки) зуба ведущей и ножки (головки) зуба ведомой шестерен на образцах:
, ч(11)
На рис 1 представлены графики продолжительность испытания материалов зубчатых колес на износостойкость с пассивным участием абразивных частиц в зависимости от модуля зацепления, полученных из выражения (11) при исходных данных:
; 
;
; 
; 
; 
; 
; 
(12).
1-Ra -1,25мкм; 2- Ra -1,75мкм; 3- Ra -3,2мкм(13)
Рис. 1. Изменение продолжительности испытания материалов зубчатых передач на износостойкость, с пассивным участием абразивных частиц, от модуля зацепления
Таким образом, повышение модуля зацепления и шероховатости поверхностей трения приводит к уменьшения продолжительности испытания зубьев шестерен на износостойкость с пассивным участием абразивных частиц [5], так как возрастание модуля зацепления приводит к увеличению радиуса кривизны образцов, способствующих росту числа выступов шероховатостей, участвующих в процессе изнашивания из-за вероятности повторной деформации одной и той же поверхности трения, сокращающих продолжительность испытания.
Литература:
- Барский И. Б. Конструирование и расчета тракторов. – М.: Машиностроение, 1980. – 335 с.
- Величкин И. П. Ускоренные испытание в общей системе испытаний машин на надежность. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1999. № 2. С. 27–31.
- Иргашев А. И. Повышение износостойкости зубчатых передач – Т.: ТашГТУ, 2015. – 175 с.
- Иргашев А. И. Износостойкости зубчатых передач – Т.: ТашГТУ, 2013. – 165 с.
- Икрамов У. А., Иргашев А., Махкамов К. Х. Расчетная модель для оценки износостойкости зубчатых передач по концентрациям продуктов износа в масле. // Трение и износ. 2003. Том 24, № 6. С. 620–625.
