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一、齒的折斷輪齒的折斷
一般發(fā)生在齒根部分,因為齒根的彎曲應(yīng)力最大,而且是應(yīng)力集中之源。輪齒的折斷由三種情況:過載折斷、疲勞折斷、局部折斷。為了防止輪齒發(fā)生折斷,一方面可以采取工藝措施,例如在齒根部的圓角不易過小、提高齒面加工精度,以降低應(yīng)力集中、 從而消除產(chǎn)生疲勞裂紋之源。另一方面在設(shè)計齒輪傳動時,應(yīng)通過限制輪齒根部的彎曲應(yīng)力,使其小于材料的許用應(yīng)力的強(qiáng)度準(zhǔn)則,對輪齒進(jìn)行強(qiáng)度計算或核驗。
二、齒面點(diǎn)蝕
齒面點(diǎn)蝕(也稱接觸疲勞)是潤滑良好的閉式齒輪傳動中軟齒面(表面硬度 HB<350)常見的損壞形式。點(diǎn)蝕一般發(fā)生在靠近齒面節(jié)線的齒根表面上。實踐證明,新齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時期以后,有時會發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕的痕跡。但如果繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)下去,點(diǎn)蝕不再繼續(xù)發(fā)展,甚至反而消失。這種點(diǎn)蝕一般稱為初始點(diǎn)蝕 (也稱為收斂性點(diǎn)蝕或停留性點(diǎn)蝕) .初始點(diǎn)蝕通常發(fā)生在軟齒面上,發(fā)生這種點(diǎn)蝕的原因是由于工作初期,齒面偏離漸開線曲面較大,在若干個微凸起處產(chǎn)生較大的接觸應(yīng)力而引起的。當(dāng)齒面經(jīng)過一段時間跑合后,微凸起處逐漸變平,從而擴(kuò)大了接觸區(qū)。又由于磨損、碾壓等原因使其表面接觸趨于良好,高峰接觸應(yīng)力隨之降低,因而促使點(diǎn)蝕停止發(fā)展。對于中、低速齒輪傳動,此種齒輪仍可繼續(xù)工作。硬齒面(HB>350)上一般不發(fā)生初始點(diǎn)蝕。這是因為,當(dāng)齒面出現(xiàn)小凹坑以后,由于材料的脆性,凹坑的邊緣不會被碾平,而要繼續(xù)碎裂下去,一直到齒面完全損壞為止。這種點(diǎn)蝕一般稱為擴(kuò)展性點(diǎn)蝕。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重的擴(kuò)展性點(diǎn)蝕后,齒輪除發(fā)生強(qiáng)烈的震動和噪音外,并可能出現(xiàn)齒的折斷。當(dāng)齒輪的熱處理工藝不符合要求時,硬齒面齒輪沿硬化層和心部的交界層處,齒面有時會成片剝落,被稱為片蝕。在開式齒輪傳動中,齒面的點(diǎn)蝕還來不及出現(xiàn)或擴(kuò)展就被磨去。因此,在開式齒輪傳動中,一般不會發(fā)生點(diǎn)蝕損壞現(xiàn)象。一般來說,提高齒面的硬度和光潔度,盡可能采用大變位系數(shù),借以改善輪齒齒面的抗點(diǎn)蝕性能,以及采用粘度大的潤滑油等措施,都有助于防止齒面發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕。在設(shè)計齒輪傳動時,應(yīng)通過限制齒面的接觸應(yīng)力,使其小于材料的許用應(yīng)力的強(qiáng)度準(zhǔn)則,對齒面進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度的計算或校核。
三、齒面磨損
導(dǎo)致齒面磨損的原因有:在開式齒輪傳動中,由于齒輪外露,因而金屬微粒、污物、灰塵等易于進(jìn)入齒的工作表面間, 而引起磨粒磨損。 在閉式傳動中,輪齒間的嚙合,在齒面間除滾動外還有相對滑動, 從而發(fā)生摩擦, 使齒面磨損。如齒輪潤滑良好,齒面光潔度比較高,則有助于減緩齒面的磨損。齒面發(fā)生嚴(yán)重磨損后,將是正常的漸開線曲面齒廓變形,齒側(cè)間隙增大,齒厚減薄,并將引起沖擊和震動,使用壽命下降。通常,當(dāng)齒輪齒面磨損而使齒面精度下降一級,此齒輪即告失效。
四、齒面的膠合
齒面的膠合損壞多出現(xiàn)在高壓(重載)、潤滑不良;或高壓、低速不能形成油膜的狀況下,是相互滑動的金屬表面發(fā)生直接接觸, 局部金屬粘合在一起,較軟的齒面就會被較硬的齒面一塊塊的撕下,形成很粗糙的表面。齒面發(fā)生膠合后,將加速齒面的磨損,使齒輪傳動趨于失效。此外,在高壓、大滑動速度下,易使金屬表面局部溫度急劇升高,而潤滑油的粘度因此顯著下降,齒面間的油膜破裂,也會發(fā)生齒面膠合。齒面膠合損壞也可分為初始膠合及擴(kuò)展性膠合兩種:(1)初始膠合:當(dāng)齒面跑合或者建立了充分的潤滑條件后,齒面膠合就不再發(fā)展,原來已經(jīng)出現(xiàn)的輕微的膠合線還可能被磨掉。 (2)擴(kuò)展性膠合:它的特點(diǎn)是齒面布滿膠合線, 甚至?xí)B成一片, 齒面會嚴(yán)重變態(tài)。在此情況下,齒面精度下降,震動及噪音增大,齒面溫度急劇上升,傳動的摩擦功耗顯著增大。防止齒面膠合的方法是:控制齒輪傳動的溫升,在低速時采用高粘度潤滑油,在中、高速或低速重載時,采用具有抗膠合添加劑的潤滑油。
五、齒面的塑性變形
綜上分析,齒輪傳動的幾種失效形式可以得出,輪齒的每一種損壞形式的出現(xiàn)并不是孤立的。通過以上對齒輪輪齒的失效形式的分析,我們加深了齒輪傳動知識的的學(xué)習(xí),掌握了有關(guān)齒輪失效的幾種形式及其解決辦法。這時我們再通過下面學(xué)習(xí)、掌握齒輪完好標(biāo)準(zhǔn)的要求、進(jìn)行檢測齒輪傳動嚙合接觸斑點(diǎn)及間隙問題時,就會準(zhǔn)確明了、掌握實習(xí)操作的主動權(quán)。通過教導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)齒輪傳動知識、明確標(biāo)準(zhǔn)要求,以及實際操作方法和要求。再經(jīng)過教師的規(guī)范性指導(dǎo),并隨之指正不足之處,同時要求學(xué)生在實習(xí)工作中時刻注意安全事項。只有這樣再通過學(xué)生的不懈努力,積極進(jìn)行技能訓(xùn)練, 才能在齒輪減速箱課題考核中,以及技能鑒定中取得優(yōu)異的成績。