ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ РЕДУКТОРА (ШЕСТЕРНИ) МОТОКУЛЬТИВАТОРА «КРОТ»

Investigation of the causes of damage to parts of gearbox (gear) of motor-cultivator «Krot».

Anastasia Argunova

PhD of Technical Sciences, head of laboratory of «Materials Science», Department of Physics of Materials and Welding Technology, Institute of Physics and Technology of North-Eastern Federal University,

Russia, Yakutsk

Radiy Adamov

senior Lecturer, Department of Physics of Materials and Welding Technology, Institute of Physics and Technology of North-Eastern Federal University,

Russia, Yakutsk

Saryal Kyppygyrov

3rd year student, Department of Information Technologies, Institute of Mathematics and Computer Science of North-Eastern Federal University,

Russia, Yakutsk

АННОТАЦИЯ

В  данной статье исследованы причины повреждения деталей редуктора (шестерни) мотокультиватора «Крот». В результате проведенных исследований установлено, что причиной выхода из строя редуктора мотокультиватора «Крот» является конструктивно-производственный недостаток:- неполное зацепление зубьев шестерен; перекос шестерни со звездочкой;  отсутствие термообработки зубьев шестерен.

ABSTRACT

In this article investigation of the causes of damage to parts of gearbox (gear) of motor-cultivator «Krot» is made. As a result of the conducted investigation, it was established that the cause of the failure of the «Krot» motor-cultivator is constructive-manufacturing flaw:- incomplete engagement of gears teeth; skew of the gear with an asterisk; the absence of heat treatment of gear teeth.

Ключевые слова: шестерня, износ, ширина зуба шестерни, микроструктура, термообработка.

Keywords: gear, depreciation, width of gear tooth, microstructure, heat treatment.

Цель исследования эксплуатационных повреждений – определение причины или причин, вызвавших повреждение узла или детали, чтобы можно было провести соответствующую корректировку обработки других узлов или деталей во избежание подобного рода повреждений. В общем случае повреждения могут возникать по многим причинам, например, в результате износа или эрозии поверхности, искажения формы, снижения твердости инструмента или потери упругости пружины и т.д.

На исследование представлен редуктор мотокультиватора «Крот» (МК) с двигателем “Robin-Subaru” (фото 1)

Фото 1. Редуктор мотокультиватора «Крот» с двигателем “Robin-Subaru, представленный на исследование

При осмотре деталей редуктора установлено:

1. Вал с шестерней и звездочкой (фото 2):

• на звездочке, с внешним диаметром 50,7 мм, следов повышенного износа, «сухого» трения не обнаружено. Износ соответствует состоянию приработки деталей.
• шестерня с внешним диаметром 106 85 мм со стороны звездочки имеет сильный косой износ и смятие зубьев. Износ односторонний, захвативший край зубьев, с наволакиванием (наплывом) материала. Износ, если брать ширину зуба за 100%, колеблется от 20 до 40% в зависимости от угла расположения зуба. Остальная часть ширины зуба в зацеплении не участвовала и воронение поверхности зуба сохранено. Общая картина износа видится так, как если бы шестерня располагалась с перекосом, зацепление с другим зубчатым колесом было бы только по краю зубьев и вследствии неполного зацепления зубы шестерен проскакивали относительно друг друга. Износ пластичный, выкрашивания поверхности зубьев нет (фото 3).

Фото 2. Вал с шестерней и звездочкой редуктора мотокультиватора «Крот»

Фото 3. Сильное смятие, наплыв материала шестерни со стороны

Звездочки

2. Сдвоенная шестерня имеет 2 различных по диаметру шестерни, бронзовые втулки для вращения на оси (фото 4):

• большая шестерня с внешним диаметром 51,2 мм имеет износ на зубьях. Износ в виде смятия и пластической деформации на конце зубьев, обращенной к внутренней части сдвоенной шестерни. Износ всех зубьев одинаковый. Перекоса в работе зубьев не имеется. Износ занимает ≈10% от ширины зубьев. Остальная часть зубьев участия в работе не принимала, воронение поверхностей зубьев сохранено полностью. Следов «сухого» трения, таких как цвета побежалости, прихваты и др. не отмечено (фото 5).
• малая шестерня с внешним диаметром 33,2 мм следов повышенного износа не имеет. Зубья этой шестерни работали по всей ширине зуба. Следов «сухого» трения не имеется.

Фото 4. Сдвоенная большой шестерня с синей краской на концах вала

Фото 5 Износ и смятие зубьев большой сдвоенной шестерни

3. Ось сдвоенной шестерни следов износа не имеет.

4. Шестерня переключения хода (фото 6). Имеет 13 зубьев, в середине имеет проточку под вилку включения переднего и заднего хода. На внутреннем отверстии имеются шлицы. Зубья шестерен с наружных сторон имеют износ и смятие. Одна сторона изношена на ≈20-25%, другая сторона имеет износ ≈10% ширины зуба. (фото 7).

.

Фото 6. Шестерня переключения хода

Фото 7. Смятие и износ зубьев шестерни переключения хода редуктора  мотокультиватора «Крот»

Для определения элементного состава металла шестерни проведен спектральный анализ на приборе: «WAS Foundry-Master» (Германия).

Таблица.

Материал шестерен изготовлен из марки стали Ст40 (Гост 1050-88). Данная марка стали после поверхностного упрочнения с нагревом ТВЧ используется в деталях, к которым предъявляются требования высокой твердости и повышенной износостойкости при малой деформации.

Металлографический анализ зубьев шестерен редуктора мотокультиватора «Крот» с двигателем “Robin-Subaru” проведен на оптическом микроскопе “МЕТАМ РВ - 21” Структура зубьев шестерен феррито-перлитная, среднезернистая, балл зерна 4-5, перлит пластинчатый. Зубья шестерен редуктора мотокультиватора «Крот» поверхностной закалке не подвергались, то есть термообработка отсутствует (фото 8,9).

Фото 8. Микроструктура зубьев шестерен редуктора мотокультиватора «Крот»: Структура феррито-перлитная, среднезернистая, балл зерна 4-5, перлит  пластинчатый. Увел. 500х.

Фото 9. У самого конца зуба шестеренки. Поверхностная термообработка не проводилась Увел. 500х

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено:

1. Следов «сухого» трения на деталях редуктора мотокультиватора «Крот» не обнаружено, то есть поломка мотокультиватора «Крот» с двигателем ‘Robin-Subaru” произошла не из-за отсутствия или недостаточного уровня масла в редукторе.

2. Причиной выхода из строя редуктора мотокультиватора «Крот» является конструктивно-производственный недостаток:

• неполное зацепление зубьев шестерен;
• перекос шестерни со звездочкой;
• отсутствие термообработки зубьев шестерен.

Список литературы:

1. Гуляев А.П. Металловедение: учеб. для вузов – М.: Металлургия, 1986.
2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: учеб. для вузов – М.: Машиностроение, 1990.
3. Материаловедение: учеб. для вузов / Под. общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
4. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности материалов. – М.: Машиностроение, 1978. – 200 с., ил.
5. Фрактография – средство диагностики разрушенных деталей / М.А. Балтер, А.П. Любченко, С.И. Аксёнова и др.; под общей редакцией М.А. Балтер – М.: Машиностроение, 1987. – 160 + (вкладка 1-112 с.).:ил.