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發布時間:2022-10-20發布人: 小編
分析齒輪傳動失效形式的目的在于找出失效原因,以便確定設計準則,使所設計的齒輪傳動在預定的使用期限內能正常工作。
齒輪傳動的失效主要在輪齒部分,齒輪的其它部分如輪緣、輪幅和輪轂,只要采取合理的結構尺寸,一般很少破壞。
輪具的失效形戎可分為輪具的折斷、齒面點蝕、磨損、膠合和塑性變形等。
1、輪齒折斷
折斷一般發生在齒根部位。引起輪齒折斷的原因有兩種;一種是受短期過載或過大沖擊載荷時,由于齒根靜強度不足而引超的斷齒;另一種是輪齒在多次重復載荷作用下,受拉側的齒根彎曲力過大,且齒根過渡圓角處有應力集中,從而產生疲勞紋,隨著應力循環次數的不斷増加,裂紋逐漸擴展,直至根部剩余截面強度不足而導致輪齒的突然折斷。在斷口處可見到由疲勞源開始的發亮貝紋狀條紋逐漸擴展的跡線。
直齒輪輪齒的折斷,一般是全齒折斷,斜齒輪和人字齒齒輪,由于接觸線傾斜,一般是局部齒折斷。若直齒齒輪在制造精度低或安裝精度較低時,教荷可能集中在齒的一端,也會產生局部斷齒。
適當堆大齒根圓角半矩以減小應力集中、合理提高齒輪的制造精度和安裝精度、正確選擇材料和熱處理方玫以及對齒根部位進行噴丸、輾壓等強化處理,均可提離輪齒的抗折斷能力。
2、齒面疲勞點蝕
點蝕是潤滑良***的閉式傳動中常見的失效形式,齒面在變化的接觸應力多次重復作用下,產生疲勞裂紋并逐漸擴大,進而相聯,使齒面金屬小塊剝落,在齒面上形成一個個不規則的小坑,稱點蝕。
點蝕往往***先出現在節線附近齒根上,然后逐漸擴展。因為在節線附近齒面接觸應力***大,對于直齒圓柱齒輪,節線附近是單齒對嚙合區,對于斜齒圓柱齒輪傳動,雖然接觸線是從齒頂到齒根傾斜線,但由實驗得知,齒而潤滑油膜在節線附近有一個壓力峰,說明這里承受的接觸應力長大。而且巳形成的疲勞裂紋沿摩擦方向傾斜,在嚙合滾動中齒根是被追越面,裂縫先被封閉,巳進裂縫中的潤滑油,在也面受壓變形時形成高壓,促使裂紋擴展。齒頂面上裂紋傾斜方向與嚙合行進方向一致,嚙合滾動時,裂縫中的潤滑油彼擠出,裂紋擴展速度大為降低.
軟齒面的新齒輪,由于齒面不平,在個別凸起處接融應力很大,短期工作后,也會出現點蝕,但隨著齒面磨損和輾壓,凸起處逐漸變平,承壓面積增加,接觸應力下降,點蝕不再發展或反而消失,這種點蝕稱為“局限性點濁”。而長時間工作的齒面,由于齒面疲勞,可再度出現點蝕,這時點蝕面積將隨工作時間的延長而擴大, 稱為“擴展性點蝕” 。硬齒面齒輪,由于材料的脆,不會出現局限性點蝕,一旦出現點蝕,即為擴展性的。
嚴重點蝕后,齒廓形狀破壞,齒輪在嚙合過程中會產生劇烈的振動,噪音增大,以至于也輪不能正常工作而使傳動失效。
開式齒輪傳動,磨損很快,不待齒面產生疲勞裂紋就被磨損,所衣通常見不到點蝕現象。
提離齒面硬度、降低齒面粗糙度、合理選用制滑油粘度等,都能提高齒面的抗點蝕能力.
3、齒面磨損
齒面磨損通常有兩種情況,一種是由于灰塵、硬顆粒等進入嚙合齒面何而引起的磨粒磨損;另一種是因齒面廉擦而引起的研磨性磨損。
在開式齒輪傳動中,由于齒輪裸露在外,無法防塵、潤滑不良,故磨損是主要的失效形式,在閉式傳動中,磨損破壞校少出現。
齒面磨損后,齒廓失去正確形狀,引起振動;產庖磨損后會使輪齒變薄而導致折斷。
為防止磨粒磨損,應盡可能采用閉式傳動。對于開式傳動,可采取適當的防護措施。
4、齒面膠合
齒面膠合主要發生在高速重載齒輪傳動中(如航空齒輪),有時乜在潤滑不良的低速重載傳動中出現。對于高迷重載齒輪傳動,雖然在齒面同可能形成完全油膜,但由于具面間壓力大、滑動速髙,因而摩擦發熱多,使嚙合點處瞬時溫度過高,導致潤滑失效,從而使相嚙合兩齒面間金加尖峰直接接觸并焊合在一起,而后又在相對滑動中被撕開, 于是在齒面上沿滑動速度方向形成條狀傷痕,即稱為膠合。齒面上滑動速度較大的齒頂和***根容易發生膠合。這種膠合破壞有很大的危險性,因為短時間的超戟即可導致發生膠合,且迅速發展,引起劇烈振動和噪音,進而造成嚴重的齒面破壞。
有些低速重載齒輪傳動,由于齒面間詞滑油膜難以形成,或局部偏載使油膜破壞,也會發生膠合。此時齒面間并無明顯的瞬時髙溫,故稱為冷膠合。
在潤滑油中加入極壓添加劑,或采用齒廓修形,以減小嚙人沖擊;或釆用較小的模數以堿小齒頂、齒根嚙合處的滑動速度;或采用適當増大嚙合角的變位傳動,以均衡節點兩側齒面上因摩擦而產生的瞬時溫升,這些措施均可提高齒面抗膠合能力。對于冷膠合,還應改善其偏載情況、降低齒面粗糙度、或采用粘度大的潤滑油。
5、輪齒塑性變形
輪齒塑性變形常發生在齒面材料較軟的傳動中。它有兩種情況)一是因突然過載而引起輪齒歪斜,稱為“齒體塑性變形:;另一種是因過載使齒面油膜破壞,摩擦力劇增,造成齒面金屬沿摩擦力方向流動,在從動輪的齒面節線處產生凸起,在主動輪齒面節線處產生凹溝;這種現象稱為“齒面塑性流動”。
輪齒塑性變形破壞了輪齒的正確嚙合位置和齒廓形狀,使之不能正確嚙合。
塑性變形常發生在低速重載與頻繁起動的場合。適當提高齒面硬度和潤滑油粘度可以防止或減輕輪齒的塑性變形。對于有頻繁起動或短期過載的傳動,應進行短期過裁靜強度校核計算。
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