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分析齿轮的五种失效形式

作者:admin 发布时间:2019-9-25 9:03:10 浏览次数:5

    一、齿的折断轮齿的折断

    一般发生在齿根部分,因为齿根的弯曲应力最大,而且是应力集中之源。轮齿的折断由三种情况:过载折断、疲劳折断、局部折断。为了防止轮齿发生折断,一方面可以采取工艺措施,例如在齿根部的圆角不易过小、提高齿面加工精度,以降低应力集中、 从而消除产生疲劳裂纹之源。另一方面在设计齿轮传动时,应通过限制轮齿根部的弯曲应力,使其小于材料的许用应力的强度准则,对轮齿进行强度计算或核验。

    二、齿面点蚀

    齿面点蚀(也称接触疲劳)是润滑良好的闭式齿轮传动中软齿面(表面硬度 HB<350)常见的损坏形式。点蚀一般发生在靠近齿面节线的齿根表面上。实践证明,新齿轮在运转一段时期以后,有时会发现点蚀的痕迹。但如果继续运转下去,点蚀不再继续发展,甚至反而消失。这种点蚀一般称为初始点蚀 (也称为收敛性点蚀或停留性点蚀) .初始点蚀通常发生在软齿面上,发生这种点蚀的原因是由于工作初期,齿面偏离渐开线曲面较大,在若干个微凸起处产生较大的接触应力而引起的。当齿面经过一段时间跑合后,微凸起处逐渐变平,从而扩大了接触区。又由于磨损、碾压等原因使其表面接触趋于良好,高峰接触应力随之降低,因而促使点蚀停止发展。对于中、低速齿轮传动,此种齿轮仍可继续工作。硬齿面(HB>350)上一般不发生初始点蚀。这是因为,当齿面出现小凹坑以后,由于材料的脆性,凹坑的边缘不会被碾平,而要继续碎裂下去,一直到齿面完全损坏为止。这种点蚀一般称为扩展性点蚀。当发生严重的扩展性点蚀后,齿轮除发生强烈的震动和噪音外,并可能出现齿的折断。当齿轮的热处理工艺不符合要求时,硬齿面齿轮沿硬化层和心部的交界层处,齿面有时会成片剥落,被称为片蚀。在开式齿轮传动中,齿面的点蚀还来不及出现或扩展就被磨去。因此,在开式齿轮传动中,一般不会发生点蚀损坏现象。一般来说,提高齿面的硬度和光洁度,尽可能采用大变位系数,借以改善轮齿齿面的抗点蚀性能,以及采用粘度大的润滑油等措施,都有助于防止齿面发生疲劳点蚀。在设计齿轮传动时,应通过限制齿面的接触应力,使其小于材料的许用应力的强度准则,对齿面进行接触疲劳强度的计算或校核。

    三、齿面磨损

    导致齿面磨损的原因有:在开式齿轮传动中,由于齿轮外露,因而金属微粒、污物、灰尘等易于进入齿的工作表面间, 而引起磨粒磨损。 在闭式传动中,轮齿间的啮合,在齿面间除滚动外还有相对滑动, 从而发生摩擦, 使齿面磨损。如齿轮润滑良好,齿面光洁度比较高,则有助于减缓齿面的磨损。齿面发生严重磨损后,将是正常的渐开线曲面齿廓变形,齿侧间隙增大,齿厚减薄,并将引起冲击和震动,使用寿命下降。通常,当齿轮齿面磨损而使齿面精度下降一级,此齿轮即告失效。

四、齿面的胶合

    齿面的胶合损坏多出现在高压(重载)、润滑不良;或高压、低速不能形成油膜的状况下,是相互滑动的金属表面发生直接接触, 局部金属粘合在一起,较软的齿面就会被较硬的齿面一块块的撕下,形成很粗糙的表面。齿面发生胶合后,将加速齿面的磨损,使齿轮传动趋于失效。此外,在高压、大滑动速度下,易使金属表面局部温度急剧升高,而润滑油的粘度因此显著下降,齿面间的油膜破裂,也会发生齿面胶合。齿面胶合损坏也可分为初始胶合及扩展性胶合两种:(1)初始胶合:当齿面跑合或者建立了充分的润滑条件后,齿面胶合就不再发展,原来已经出现的轻微的胶合线还可能被磨掉。 (2)扩展性胶合:它的特点是齿面布满胶合线, 甚至会连成一片, 齿面会严重变态。在此情况下,齿面精度下降,震动及噪音增大,齿面温度急剧上升,传动的摩擦功耗显著增大。防止齿面胶合的方法是:控制齿轮传动的温升,在低速时采用高粘度润滑油,在中、高速或低速重载时,采用具有抗胶合添加剂的润滑油。

    五、齿面的塑性变形

    综上分析,齿轮传动的几种失效形式可以得出,轮齿的每一种损坏形式的出现并不是孤立的。通过以上对齿轮轮齿的失效形式的分析,我们加深了齿轮传动知识的的学习,掌握了有关齿轮失效的几种形式及其解决办法。这时我们再通过下面学习、掌握齿轮完好标准的要求、进行检测齿轮传动啮合接触斑点及间隙问题时,就会准确明了、掌握实习操作的主动权。通过教导学生深入学习齿轮传动知识、明确标准要求,以及实际操作方法和要求。再经过教师的规范性指导,并随之指正不足之处,同时要求学生在实习工作中时刻注意安全事项。只有这样再通过学生的不懈努力,积极进行技能训练, 才能在齿轮减速箱课题考核中,以及技能鉴定中取得优异的成绩。


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