齿轮传动常见的失效形式有哪些 它的失效形式主要有四种:轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、和齿面胶合 。
1.轮齿折断
因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大 , 而且有应力集中 , 因此 , 轮齿折断一般发生在齿根部分 。
若轮齿单侧工作时 , 根部弯曲应力一侧为拉伸 , 另一侧为压缩 , 轮齿脱离啮合后 , 弯曲应力为零 。 因此 , 在载荷的多次重复作用下 , 弯曲应力超过弯曲持久极限时 , 齿根部分将产生疲劳裂纹 。 裂纹的逐渐扩展 , 最终将引起断齿 , 这种折断称为疲劳折断 。
轮齿因短时过载或冲击过载而引起的突然折断 , 称为过载折断 。 用淬火钢或铸铁等脆性材料制成的齿轮 , 容易发生这种断齿 。
2.齿面磨损
齿面磨损主要是由于灰砂、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒性磨损;其次是因齿面互相摩擦而产生的跑合性磨损 。 磨损后齿廓失去正确形状(图3-42) , 使运转中产生冲击和噪声 。 磨粒性磨损在开式传动中是难以避免的 。 采用闭式传动 , 提高齿面光洁度和保持良好的润滑可以防止或减轻这种磨损 。
3.齿面点蚀
轮齿工作时 , 其工作表面产生的接触压应力由零增加到一最大值 , 即齿面接触应力是按脉动循环变化的 。 在过高的接触应力的多次重复作用下 , 齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹 , 裂纹的蔓延扩展使齿面的金属微粒剥落下来而形成凹坑 , 即疲劳点蚀 , 继续发展以致轮齿啮合情况恶化而报废 。 实践表明 , 疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处(图3-43) 。 齿面抗点蚀能力主要与齿面硬度有关 , 齿面硬度越高 , 抗点蚀能力也越强 。
软齿面(HBS≤350)的闭式齿轮传动常因齿面点蚀而失效 。 在开式传动中 , 由于齿面磨损较快 , 点蚀还来不及出现或扩展即被磨掉 , 所以一般看不到点蚀现象 。
可以通过对齿面接触疲劳强度的计算 , 以便采取措施以避免齿面的点蚀;也可以通过提高齿面硬度和光洁度 , 提高润滑油粘度并加入添加剂、减小动载荷等措施提高齿面接触强度 。
4.齿面胶合
在高速重载传动中 , 常因啮合温度升高而引起润滑失效 , 致使两齿面金属直接接触并相互粘联 。 当两齿面相对运动时 , 较软的齿面沿滑动方向被撕裂出现沟纹(图3-44) , 这种现象称为胶合 。 在低速重载传动中 , 由于齿面间不易形成润滑油膜也可能产生胶合破坏 。
提高齿面硬度和光洁度能增强抗胶合能力 。 低速传动采用粘度较大的润滑油;高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油 , 对于抗胶合也很有效 。
齿轮的失效形式主要有哪几种 齿轮的失效形式:
1、齿面磨损
对于开式齿轮传动或含有不清洁的润滑油的闭式齿轮传动 , 由于啮合齿面间的相对滑动 , 使一些较硬的磨粒进入了摩擦表面 , 从而使齿廓改变 , 侧隙加大 , 以至于齿轮过度减薄导致齿断 。 一般情况下 , 只有在润滑油中夹杂磨粒时 , 才会在运行中引起齿面磨粒磨损 。
2、齿面胶合
对于高速重载的齿轮传动中 , 因齿面间的摩擦力较大 , 相对速度大 , 致使啮合区温度过高 , 一旦润滑条件不良 , 齿面间的油膜便会消失 , 使得两轮齿的金属表面直接接触 , 从而发生相互粘结 。 当两齿面继续相对运动时 , 较硬的齿面将较软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹 。
3、疲劳点蚀
相互啮合的两轮齿接触时 , 齿面间的作用力和反作用力使两工作表面上产生接触应力 , 由于啮合点的位置是变化的 , 且齿轮做的是周期性的运动 , 所以接触应力是按脉动循环变化的 。 齿面长时间在这种交变接触应力作用下 , 在齿面的刀痕处会出现小的裂纹 , 随着时间的推移 , 这种裂纹逐渐在表层横向扩展 , 裂纹形成环状后 , 使轮齿的表面产生微小面积的剥落而形成一些疲劳浅坑 。
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