Оценка предельной запыленности окружающего воздуха, обеспечивающей ресурс зубчатых колес

АННОТАЦИЯ

В статье представлено изменения ресурса зубчатых колес в зависимости от геометрических и кинематических параметров зубчатой передачи и механические свойства материала.

ABSTRACT

The article presents changes in the resource of gears depending on the geometric and kinematic parameters of the gear and the mechanical properties of the material.

Ключевые слова: износ, абразивных частиц, трение, запыленность, ресурс, окружающей среды, проскальзывания.

Keywords: wear, abrasive particles, friction, dustiness, resource, environment, slippage.

В зависимости от геометрических и кинематических параметров зубчатой передачи и механические свойства материала зубчатых колес, предельная допустимая запыленность окружающей среды, обеспечивающей ресурс зубчатых колес могут изменяться в широких пределах. Предельно-допустимая запыленность воздуха зубчатого колеса определяется по скорости изнашивание зубьев ведомого колеса открытой зубчатой передачи с участием абразивных частиц:

Решив  данное  выражение  в допустимых пределах скорости изнашивания зубьев, получена зависимость, позволяющая расчитать предельно-допустимой запыленности окружающей среды.

Тогда выражение для расчета предельно-допустимой запыленности окружающей среды ведомого зубчатого колеса равно,

                                                   (1)

Коэффициент относительного проскальзывания зубьев шестерен, когда происходит зацепление между вершиной головки зубьев ведомого зубчатого колеса и ножки зубьев  шестерни равно,

                                            (2)

Придельное значение скорости изнашивания зубьев определяется по предельному износу зубьев по толщине, значение которого согласно рекомендациям ГОСНИТИ прилагается принимать в пределах 20-25% от шага зубчатого зацепления. В данном случае, для решения этой задачи предельный износ зубьев по толщине колеса принято 20% от шага зацепления. Тогда значение предельного износа зубьев ведомого зубчатого колеса по толщине зуба равен,

                                                                              (3)

Скорость изнашивания зубьев ведомого зубчатого колеса с модулем зацепления m=3 мм, определенной по принятому предельному износу зубьев зубчатого колеса составляет,

  м/час

Для решения задачи по определению предельно допустимой запыленности, из-за незначительного значения скорости изнашивания зубьев без участия абразивных частиц по сравнению скорости изнашивания с участием абразивных частиц, значение скорости изнашивания зубьев без участия абразивных частиц, в расчете предельной запыленности не было учтено. Тогда предельная запыленность окружающей среды, обеспечивающих износостойкость и ресурс зубчатого колеса будет,

                                           (4)

Таким образом, по полученному выражению для определения предельной запыленности окружающей среды, открытой зубчатой передачи, можно сделать следующие выводы. Повышение твердости, длины зуба, числа зубьев шестерни ведомого зубчатого колеса и передаточного отношения открытой зубчатой передачи приводит к повышению предельно-допустимой концентрации абразивных частиц.  Твердость материала зубчатого колеса от предельно-допустимой запыленности воздуха изменяется по закономерности четвертой степени; от длины зуба, количество зубьев ведомой шестерни и от передаточного отношения зубчатой передачи по второй степени.

С повышением модуля зацепления открытой зубчатой передачи, средний размер абразивных частиц в воздухе, частота вращения ведомого зубчатого колеса запыленность окружающий среды по месте работы снижается: от среднего размера абразивных частиц по закономерности обратной пропорциональности, от частоты вращения ведомого зубчатого колеса по закономерности второй степени.

На рис. 1. показано изменение предельно-допустимой концентрации абразивных частиц ведомого зубчатого колеса в зависимости от размера абразивных частиц.

Численный расчет предельно допустимой запыленности окружающей среды, ведомого зубчатого колеса, проводились при следующих исходных данных: d_ср= 0,00002 м; σ_а=50 МПа; i=0,133; L=0,035 м; k=0,45;  ₂=5,322;  =0,0000001884 м/час; n_к=25 об/с; m=0,003 м;   z_ш= 90; zк =12; γ_а=2,2 г/см3;  для стали 40Х:  Г_к=1,984; Н_к=600 МПа; n_рк=14,929; для стали 65Г: Г_к=1,968; Н_к=610 МПа;   n_рк=19,953.   для стали 65Г.

Рисунок 1. Изменение предельно-допус-тимой концентрации абразивных частиц ведомого зубчатого колеса в зависимости от размера абразивных частиц: 1 – сталь 40Х; 2сталь – 65 Г.

На рис.1 и в табл.1 приведены результаты расчета предельно – допустимой запыленности окружающей среды, ведомого зубчатого колеса в зависимости от среднего размера абразивных частиц, участвующих в процессе изнашивания.

Согласно данным табл.1 и рис.1, увеличение размера абразивных частиц приводит к повышению предельно-допустимой запыленности абразивных частиц, обеспечивающих износостойкости зубьев. Это связано с тем, что мелкие абразивные частицы могут находится в воздухе в взвешенном положение делительное время, чем более крупные абразивные частицы. Крупные по размеру абразивные частицы из-за высокой массы, быстрее оседают на поверхность. Предельно допустимая запыленность окружающей среды, влияющих на износостойкость зубьев зависит от механического свойства материала зубчатого колеса. Так, ведомое колесо, изготовленное из стали 65Г твердостью 610 МПа и коэффициентом относительного удлинения 10%, по сравнению с ведомым зубчатым колесом изготовленной из стали 40Х с твердостью 600 МПа и коэффициентом относительного удлинения 8% имеет более 1,94 раза высокой предельно-допустимой запыленностью.

Таблица 1.

Изменение предельно - допустимой запыленности окружающей среды зоны работы ведомого зубчатого колеса съемника хлопкоуборочного аппарата в зависимости от среднего размера абразивных частиц, участвующих в процессе изнашивания

Список литературы:

1.    Барский И.Б. Конструирование и расчет тракторов. М.: Машиностроение, 1980. 335 с.2. Иванов М.Н. Детали машин. -М.: Высшая школа. 1976. - 399 с.
2.    Ишмуратов Х.К. Теоритическое обоснование ресурса зубчатых передач хлопкоуборочных машин по критерию износа. Диссертация ученой степени Доктора философии по техническим наукам (PhD). Ташкент,  2019.- 156 с.
3.    Ишмуратов Х.К. Износостойкость зубъев шестерен, при качении без участия в просессе изнашивания абразивных частиц // Международной научно-практической конференции «Автомобиле-и тракторостроение». –Минск, 2019. С. 16-20 
4.    Икрамов У.А., Иргашев А., Махкамов К.Х.  Расчетная модель для оценки износостойкости зубчатых передач по концентрациям продуктов износа в масле // Ж. Трение и износ. 2003. Том 24, N6. С. 620-625.
5.    Иргашев А. Методологические основы повышения износостойкости  шестерен  тихоходных тяжелонагруженных зубчатых передач  агрегатов машин. Дис. док. техн. наук. Ташкент, 2005.