ИЗНАШИВАНИЕ СОЕДИНЕНИЙ

Шлицевые соединения выходят из строя в основном вследствие изнашивания боковых (рабочих) поверхностей шлицев (зубьев). Изнашивание наблюдается в шлицевых рессорах, передающих крутящий момент от одного агрегата к другому, в карданных валах, в соединениях валов и зубчатых колес и др.

Изнашивание зубьев связано с практически неизбежными циклическими смещениями деталей соединения под действием радиальной нагрузки, в результате несовпадения или взаимного наклона осей при действии крутящего момента. Начальный монтажный перекос может возрастать в работе за счет тепловых деформаций, изменения взаимного расположений деталей под нагрузкой и т. д.

Изнашивание шлицевых соединений происходит более интенсивно при развитии на рабочих гранях контактной коррозии, которая появляется даже в соединениях с высокой твердостью рабочих поверхностей и при сравнительно невысоких средних контактных напряжениях

Условный расчет на износостойкость можно проводить по допускаемой удельной мощности трения (мощности трения, отнесенной к контактной поверхности шлицев)

Если принять, что ось шлицевого вала в результате моитажа или под нагрузкой получила перекос на угол (рад) по отношению к оси охватывающей втулки (ступицы колеса), то наибольшее взаимное смещение точек зубьев на однн оборот составит

где — соответственно длнна и средний диаметр соединения, мм.

Скорость относительного скольжения, мм/с,

а удельная мощность трения

где частота вращения шлицевого вала, коэффициент трения; среднее контактное давление в соединении при

Обычно в удовлетворительно работающих соединениях рессор при твердости поверхностей деталей углах перекоса рад) и бедной смазке а при обильной смазке .

Допустимый угол перекоса в шлицевых соединениях по условиям износостойкости

где — допускаемая мощность трения, Можно принимать при бедной смазке (масляный туман и др.) соединений; для соединений при обильной смазке.

Если затрачиваемая на трение мощность при обильной смазке и при бедной смазке, то изнашивание в соединениях практически не наблюдается при неограниченно большом числе циклов нагружения.

Из соотношения (8) следует, что допустимый угол перекоса деталей в соединении может быть увеличен за счет снижения контактных давления и коэффициента трения. Для снижения коэффициента трения применяют различные гальванические покрытия (никелевое, медное, серебряное, кадмиевое, окисное и др.). Толщина слоя металлических покрытий 6—15 мкм. Для повышения износостойкости применяют также покрытия из твердых смазок на основе дисульфида молибдена и другие, зазоры заполняют термопластичными полимерами типа эпоксидных и фенольных смол.

Повышение износостойкости наблюдается при использовании твердых и жидких смазок (особенно в случае непрерывной подачи в зону контакта масла, стабилизирующего тепловой режим).

Эффективным оказывается также применение химико-термической и упрочняющей обработки для повышения износостойкости.

Азотированию подвергают шлицевые валы (рессоры) из сталей Толщина азотированного слоя мм, твердость азотированной поверхности для стали (в сердцевине валы из сталей имеют твердость поверхности и сердцевины

Валы из сталей и другие цементируют на глубину мм. Твердость поверхности шлицев , твердость сердцевины

Валы и рессоры из сталей и другие иногда подвергают цианированию на глубину мм. Твердость поверхностного слоя а твердость сердцевины

Применяют также закалку поверхности до твердости

В последние годы для повышения износостойкости широко применяют виброшлифование и дробеструйное упрочнение шлицевых деталей (см. гл. 34). Диаметр шарика обычно ( — радиус скругления во впадинах шлицев).

Основным методом оценки надежности шлицевых соединений являются ресурсные испытания в стендовых или эксплуатационных условиях. Ускоренные испытания можно проводить с заранее созданным перекосом.

Эффективными средствами повышения износостойкости соединений являются:

а) уменьшение углов перекоса осей сопрягаемых деталей при монтаже и в рабочих условиях (за счет неравномерного нагрева, деформации под нагрузкой и т. п. ). Угол перекоса свыше 10 нежелателен для валов (рессор) с мм. Для соединений, допускающих относительное проскальзывание, углы перекоса свыше 40" недопустимы;

Рис. 9. Способы центрирования деталей в соединениях: а — по конической и цилиндрической поверхностям, по цилиндрическим поверхностям с помощью втулок

б) увеличение твердости контактирующих поверхностей путем азотирования, цементации, обдувки дробью и

в) уменьшение зазоров в шлицевом соединении, применение более плотных посадок, центрирование по вспомогательным поверхностям и затяжка соединений (рис. 9).

При проектировании соединений, воспринимающих радиальные нагрузки, зубья желательно располагать симметрично относительно венцов.