ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ИЗНОСА ЗУБЬЕВ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ ПОЖАРНОЙ ТЕХНИКИ И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИХ НАДЕЖНОСТИ

№73-1,

Технические науки

Уровень надежности пожарной автомобильной техники и некоторого оборудования зависит от надежности механических передач, входящих в состав оборудования. В пожарной автотранспортной технике чаще всего находят свое применение механические передачи. В статье описан механизм износа зубчатых передач и описаны способы повышения их надежности.

Похожие материалы

Термин надежность встречается в ряде дисциплин и определяется, как свойство технического объекта сохранять с течением времени в установленных пределах все параметры, обеспечивающие выполнение требуемых функций в заданных условиях эксплуатации. Создавая какой-либо технический объект, инженер старается заложить в него как можно большую надежность, определяемую уровнями. Уровень надежности в значительной степени определяет развитие техники по основным направлениям: автоматизации производства, интенсификации рабочих процессов и транспорта, экономии материалов и энергии.

Что касается пожарной и аварийно-спасательной техники, то уровень надежности ее должен быть максимален, поскольку от ее исправности и безотказности работы часто зависят жизни людей, сохранность материального имущества. Уровень надежности пожарной автомобильной техники и некоторого оборудования зависит от надежности механических передач, входящих в состав оборудования. Передачами условно можно называть различные устройства, при помощи которых механическую энергию передают на расстояние. По принципу приведения в движение можно выделить электрические, гидравлические, пневматические, механические передачи. В пожарной автотранспортной технике чаще всего находят свое применение механические передачи. Они предназначены для передачи вращательного движения от одного вала (ведущего) к другому (ведомому). В пожарных автомобилях среди механических передач встречаются фрикционные, ременные, зубчатые, червячные и цепные передачи. Но чаще всего встречаются зубчатые и червячные механические передачи. Что касается специального оборудования, например режущего аварийно-спасательного инструмента, то в данном виде оборудования находит применение гидравлическая передача. В такой передаче движение передается с помощью гидравлической жидкости. Такой вид привода находит широкое применение в машиностроении. У гидравлической передачи есть ряд достоинств, основными из которых, по сравнению с зубчатыми и червячными, являются плавность и бесшумность работы, широкий диапазон и бесступенчатое изменение передаточного отношения, а также возможность передачи энергии на значительные расстояния. Не менее значимым положительным качеством такой передачи является простота управления.

Но какими бы достоинствами не обладали различные виды механических передач, в пожарной технике чаще всего мы можем встретить зубчатые передачи, способные передавать значительные усилия, имеющие высокий коэффициент полезного действия, высокую кинематическую точность. В процессе работы механизмов пожарной техники на зубья передач действуют различные силы передаваемой нагрузки в зацеплении и силы трения. Эти силы создают напряжения в материале элементов передач. Напряжения, как правило, концентрируются в зубьях шестерен. Для каждого зуба напряжения изменяются не равномерно по времени по прерывистому отнулевому циклу. Нагружение зубьев шестерен по такому циклу приводит к возникновению повторно-переменных напряжений, а те в свою очередь являются причиной усталостного разрушения зубьев. Усталостное разрушение наблюдается чаще всего в виде поломки зубьев или выкрашивания их рабочих поверхностей. В свою очередь силы трения в зубчатом зацеплении вызывают изнашивание и заедание зубьев.

Поломка зубьев это наиболее опасный вид разрушения, приводящий к выходу из строя, как зубчатого колеса, так и более крупных узлов, куда входят шестерни. Поломка зубьев зубчатых колес является следствием возникающих в зубьях повторно-переменных напряжений изгиба и перегрузки. Усталостные трещины образуются у основания зуба на той стороне, где от изгиба возникают наибольшие напряжения растяжения. Практика показывает, что зубья прямозубых передач выламываются полностью, а зубья косозубых зубчатых передач, имеющих большую длину, обламываются по косому сечению (рис. 1).

Что касается усталостных поломок зубьев колес, то ее можно предупредить поверочным расчетом на прочность по напряжениям изгиба σf, а в случае необходимости проведением корректировки расчетных данных, а также увеличением точности изготовления и монтажа передачи. Также разрушение зубьев зубчатых колес может проявляться из-за действия повторно-переменных контактных напряжений σн. В этом случае разрушение начинается на ножке зуба в околополюсной зоне. Именно в этом сечении зубьев развивается наибольшая сила трения. Силы трения способствуют пластическому течению металла и образованию микротрещин на поверхности зубьев. Также развитию трещин может способствовать расклинивающнй эффект, вызываемый некачественным смазочным материалом, который может запрессовываться в трещины зубьев при зацеплении.

Разрушения зубьев зубчатого колеса
Рисунок 1. Разрушения зубьев зубчатого колеса

Развитие трещин явление крайне опасное, приводящее к выкрашиванию частиц поверхности, образованию вначале мелких ямок. Далее размеры трещин увеличиваются, преобразуясь в дальнейшем в раковины. При выкрашивании нарушаются условия образования сплошной масляной пленки (масло выжимается в ямки), что приводит к быстрому изнашиванию и задиру зубьев. Характерным внешним признаком начало такого вида разрушения могут служить вибрации, повышенный шум, увеличенная температура.

Проводимый в ходе проектирования зубчатой передачи расчет на прочность по контактным напряжениям может предупредить усталостное выкрашивание зубьев колес. Также эффективным методом по предупреждению выкрашивания материала зубьев колес может стать повышение твердости поверхности зубьев, повышение степени точности изготовления зубчатых колес, правильным выбором смазочного материала. Все перечисленные способы могут стать весьма действенными и продлить срок службы зубчатых колес.

Список литературы

  1. Зарубин В.П., Киселев В.В., Пучков П.В., Топоров А.В. Улучшение экс-плуатационных характеристик автотранспортной техники за счет примене-ния высокоэффективных присадок. – Известия Московского государственно-го технического университета МАМИ. – 2014. – Т. 3. – № 1 (19). – С. 56-62.
  2. Зарубин В.П., Киселев В.В., Топоров А.В., Пучков П.В., Мельников А.А. Перспективы применения нанопорошков силикатов в смазочных материалах, используемых в пожарной технике. – Пожаровзрывобезопасность. – 2013. – Т. 22. – № 5. – С. 65-70.
  3. Киселев В.В., Топоров А.В., Пучков П.В. Повышение надёжности пожар-ной техники применением модернизированных смазочных материалов науч-ные и образовательные проблемы гражданской защиты. – 2010. – № 3. – С. 24-28.
  4. Киселев В.В., Топоров А.В., Пучков П.В. Перспективы применения магни-то-жидкостных устройств в пожарной и аварийно-спасательной технике. – Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. – 2010. – № 2. – С. 63-64.
  5. Пучков П.В., Топоров А.В., Киселев В.В. Разработка конструкции трибо-логически безопасного резьбового соединения. – Вестник Ивановского госу-дарственного энергетического университета. – 2012. – № 1. – С. 28-31.