齿轮失效分析及修复

齿轮失效分析及修复
齿轮失效分析、措施及修复
了解齿轮失效形式,分析齿轮损坏的原因,提出防止齿轮过早失效的措施和齿轮失效后的堆焊修复的工艺方案,对提高齿轮使用年限有现实意义。
一、磨损失效
磨损定义为齿轮接触表面材料的损耗,磨损程度可分为正常磨损和破坏性磨损;磨损机理可分为磨粒磨损、刮伤和腐蚀磨损。
理论上齿轮表面有一层连续的相当厚的润滑油膜,两个齿轮金属表面不发生直接接触;但在实际使用中,润滑油膜是不完整的、不连续的,尤其在重载荷和润滑不充分的情况下,齿轮表面的润滑膜仅仅是局部保存。
美国zo0人与人x在显微镜下观察,齿轮表面有许许多多微小的凸出点,齿轮啮合时首先是这些微凸点接触,微凸点承受载荷时很容易把润滑油膜破坏掉,接着较硬的微凸点刻入较软材料中产生粘合,
随着齿轮运转,这些粘合点被撕破而碾成磨料,导致了齿轮磨粒磨损。除了齿轮副上述所产生的磨料,还有来自铸造齿轮箱的砂粒、氧化皮及润滑油里杂志、机加切屑,这些都可能成为磨料。
贝壳纸正常磨损,齿轮表面的微凸点渐渐被磨平,齿轮表面而成光滑貌,它不导致齿轮副失效。正常磨损一般产生在载荷不大、润滑充分的场合。
破损性磨损常常发生在超载的情况下,齿面发生严峻磨损后,导致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,末了齿轮传动宣告失效。
在磨粒磨损中,如果存在坚硬的磨料质点,就会在较软的齿面上沿着刮出划痕,发生刮伤磨损,刮伤磨损也进一步加重磨粒磨损的程度。打印机共享器
由于油质问题或使用环境潮湿原因,使得光滑油中含有水或酸,具有侵蚀性的光滑油容易使齿轮表面生锈,导致齿面磨损速度更快,这种情况下便是侵蚀磨损。
从上述可见,提高齿面粗糙度等级、清算外来杂质、对光滑油进行过滤是控制磨粒磨损的
有用途径,在设计上进行强度核算确保齿轮不超载,这个是使齿轮不产生破损性磨损的条件。
二、接触疲劳失效
接触疲劳也称齿面点蚀,齿轮传动时,节线处一带相互接触并构成紧缩状态,使得节线一带产生了压应力、拉应力和剪应力,齿面每一次接触这些应力感化其上,这些应力随着齿轮滚动有规律轮流地施加在不同的齿面上,对于每一个齿面,都承受脉冲式交变应力,在这个交变应力的循环感化下,节线处发生了疲劳微裂纹,小片金属逐步剥落,就产生了齿面点蚀。点蚀先从齿面节线处微凸点开始,微凸点逐步剥落掉,接触面逐步变大,压应力逐步变小,初始点蚀就可能被终止。
若齿轮承受载荷较大,或者齿轮热处理不当(正常情况下齿轮表面硬度高、心部韧性好),表面疲劳微裂纹就会向齿轮心步扩展,最后裂纹穿过齿牙,造成失效破坏。三、轮齿折断
齿轮运转时,轮齿就像一根悬臂梁一样,承受交变弯曲载荷,齿根部位受到的弯曲应力最大,当弯曲应力超过齿轮材料强度极限时,轮齿就会发生折断。
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正常情况下,齿轮设计安全系数应符合规范,以是弯曲应力是不会超过材料强度极限的。
但实际情况上,由于齿轮形状造成齿根部位应力集中,应力集中与齿形、齿根过渡圆角、加工精度等相关,应力集中使齿根部位弯应力被放大,即使这样,放大过弯应力也不会超过齿轮材料强度极限,因为齿轮设计工程师会把这个问题考虑进去。
齿根部位因机械加工,会留下刀痕,还可能有材料缺陷(如疏松、夹杂物、微裂纹、偏析等),还可能有热处理缺陷(如淬火裂纹),这些都是微缺陷,微缺陷处也会产生应力集中,集中程度往往超过尺寸形状所造成的,在弯应力作用下,这些微缺陷发展成裂纹,最终导致齿轮失效。
除上述外,冲击载荷也会使瞬间齿根折断。
综上所述,由于载荷性质、齿轮尺寸形状、齿轮材料和制造工艺等因素,齿轮折断可能是瞬间、低周或高周疲劳破坏。
四、其它失效
轮齿折断、磨损、接触疲劳是齿轮三大失效模式,占齿轮失效全部的90%以上,此外还有塑变失效和齿端损坏等失效模式,因所占比例小,就不多讲。
五、防止齿轮过早失效的几条途径刮膜棒
1、改进设计:合理的设计安全系数要,减少应力集中的轮齿几何尺寸,齿根曲率半径尽可能大。
2、齿轮材料:尽可能选用保证淬透性结构钢,采用适宜的热处理工艺,材料进场检验和热处理后检验要规范
3、制造过程:粗糙度、尺寸及形位偏差符合要求,减少刀痕和防止刀伤。
4、运行使用:防止超负荷使用,减少冲击载荷,尽可能不在潮湿环境使用,发现异常应停机检查,勿带病运行。
5、润滑与维护:根据工况选择适宜的润滑油品种和粘度,油位高度合理。进行维护保养和定期更换润滑油。
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六、齿轮修复堆焊工艺

本文发布于:2024-09-22 23:17:17,感谢您对本站的认可!

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