Исследования надежности современных сельскохозяйственных, пищевых и горных машин и механизмов показывают, что до 40 % отказов приходится на долю агрегатов трансмиссии, работоспособность которых в значительной мере регламентируют зубчатые колеса, эксплуатация которых происходит в условиях высокой запылённости воздуха и недостаточной герметичности внутренних полостей. В результате износа зубьев колес появляются вибрации, возрастают динамические нагрузки в приводах. Все это в большей степени связано с изменением кинематики зубчатого зацепления при износе. Целью данной работы является исследование изменений геометрии и кинематики зубчатых передач в условиях абразивного изнашивания. Объектами исследований являлась оценка распределение контактных напряжений и нагрузок, что является ключевым моментом при разработке износостойких и надёжных зубчатых передач. Определялись дополнительные факторы: влияние эксплуатационных нагрузок, изменения формы зубьев в процессе работы и их воздействие на точность передачи движения. В результате проведенных исследований разработаны аналитические зависимости, которые позволяют выполнять расчёты геометрических, кинематических и качественных характеристик передачи и прогнозировать скорость изнашивания шестерни и колеса, оценивать величину контактных напряжений и коэффициента удельного скольжения по линии зацепления пары зубьев на различной стадии износа. В процессе изнашивания линия зацепления искривляется, а её начало, и конец сдвигаются в направлении вращения зубчатых колёс. Коэффициент перекрытия при этом постепенно снижается, но при степени износа свыше 18–20% стабилизируется в пределах 1,03–1,1. В процессе абразивного изнашивания тяжело нагруженных передач происходит не только изменение формы профилей зубьев, но и изменение закона относительного движения колёс.

1. Прохоров В.П., Тимофеев Г.А., Чернышова И.Н. Эволюция эвольвентного зацепления при износе от истирания // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. № 2. С. 14–21.

2. Акопян М.Г. Модель изнашивания зубчатых колес, учитывающая эволюционный характер процесса взаимодействия // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2017. № 3 (43). С. 106–120. doi: 10.21685/2072–3059–2017–3–9

3. Шевчук В.П., Шеховцов В.В., Клементьев Е.В. Исследование динамических характеристик трансмиссии сельскохозяйственного трактора шестого тягового класса // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 2. С. 44–49.

4. Усов П.П. Численный анализ переходных процессов в вязко-упруго-гидродинамическом контакте при реверсивном движении // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2021. № 2. С. 81–90.

5. Гусев И.В., Симонова Е.В. Анализ геометрии и кинематики зубчатых передач с учетом износа. Москва: Машиностроение, 2005.

6. Каменев М.И., Ширинский Ю.В. Изучение параметров зубчатых передач в условиях изменения их геометрии и кинематики. Москва: Научно-техническая литература, 2002.

7. Авсиевич А.М., Николаев В.А., Адаменко Д.В. О прогнозировании износа в высших кинематических парах // Теоретическая и прикладная механика. Международный научно-технический сборник. 2009. №. 24. С. 236–238.

8. Багмутов В.П., Савкин А.Н., Паршев С.Н. Изнашивание деталей узлов трения наземных транспортных средств. Волгоград: ВолгГТУ, 2011. 56 с.

9. Маликов А.А., Лихошерст В.В., Шалобаев Е.В. Анализ и классификация процесса изнашивания зубчатых передач // Справочник. Инженерный журнал. 2011. № 9. С. 2–11.

10. Daubach K., Oehler M., Sauer B. Wear simulation of worm gears based on an energetic approach // Forsch. Ingenieurwes. 2022. V. 86. P. 367–377. doi: 10.1007/s10010–021–00525–3

11. Zakharenkov N.V., Konovalov V.E., Kvasov I.N. et al. Increasing operation capacity for spherical bearing of indexing spatial mechanism under load // Journal of Physics: Conference Series. 2019. V. 1260. Iss. 11. P. 112037.

12. Lin W.Y., Tsai Y.H., Hsiao K.M. Optimum variable input speed for kinematic performance of Geneva mechanisms using teaching-learning-based optimization algorithm // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2017. V. 231. Iss. 10. P. 1871–1883.

13. Prabhu Sekar R., Sathishkumar R. Enhancement of wear resistance on normal contact ratio spur gear pairs through non-standard gears // Wear. 2017. V. 380–381. P. 228–239. doi: 10.1016/j.wear.2017.03.022

14. Breki A.D., Chulkin S.G., Gvozdev A.E. et al. Empirical mathematical model for the wear kinetics of porous gas-thermal coatings // Russ. Metall. (Metally). 2021. V. 2021. № 4. P. 496–500.

15. Rohrmoser A., Bode C., Schleich B. et al. Influence of metal gear tooth geometry on load and wear within metal-polymer gear pairs // Appl. Sci. 2022. V. 12. № 1. P. 128. doi: 10.3390/app12010128

16. Radzevich S.P. Theory of gearing: kinematics, geometry, and synthesis. Boca Raton: CRC Press, 2018.

17. Alharbi K.A. Wear and mechanical contact behavior of polymer gears // J. Tribol. 2019. V. 141. № 1. Art. 011101.

18. Rohrmoser A., Hagenah H., Merklein M. Adapted tool design for the cold forging of gears from non-ferrous and light metals // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2021. V. 113. P. 1833–1848.

19. Fan X., Wang P., Li Y. Gear wear prediction based on the theorem of degradation entropy generation // Tribol. Int. 2024. V. 191. Art. 109175. doi: 10.1016/j.triboint.2023.109175

20. Yan Y., Jiang C., Li W. Simulation on coupling effects between surface wear and fatigue in spur gear // Eng. Fail. Anal. 2022. V. 134. Art. 106055. doi: 10.1016/j.engfailanal.2022.106055

21. Lin J., Fan X., Wang P., Li Y., Shi Z., Olofsson U. Gear wear prediction based on the theorem of degradation entropy generation // Tribol. Int. 2024. V. 191. Art. 109175. doi: 10.1016/j.triboint.2023.109175

22. Ishmuratov Kh., Hamroev R.K., Kurbonov B.B., Mirzaev N.N. Method for modeling the process of wear of gear teeth // J. Phys.: Conf. Ser. 2022. V. 2176. Art. 012096. doi: 10.1088/1742-6596/2176/1/012096