如何提高齿轮失效的抗失效能力

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2012-11-13 10:48 标签： 齿轮失效
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增速箱齿轮油性能系列讲座之一-优异的抗微点蚀性能|奥​吉​娜​研​发​团​队​经​过​多​年​研​究​试​验​,​研​发​出​了​S​H​G​ 2全​合​成​型​风​电​专​用​齿​轮​油​,​不​仅​满​足​风​电​齿​轮​箱​苛​刻​的​运​行​环​境​,​而​且​已​通​过​F​l​e​n​d​e​r​齿​轮​箱​F​V​A4​抗​微​点​蚀​实​验​的​最​高​等​级​-0​级​,​表​明​该​产​品​具​有​优​异​的​抗​微​点​蚀​能​力​。
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齿轮的失效形式　↓
　　齿轮的失效主要表现为轮齿的失效，轮齿的失效形式主要有以下五种：
　　　(图11-1)
　　轮齿拆断一般发生在齿根部分，因为轮齿受力时齿根弯曲应力最大，而且有应力集中。
　　轮齿因短时意外的严重过载而引起的突然折断，称为过载折断。用淬火钢或铸铁制成的齿轮，容易发生这种折断。
　　在载荷的多次重复作用下，弯曲应力超过弯曲疲劳极限时，齿根部分将产生疲劳裂纹，裂纹的逐渐扩展，最终将引起轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。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，轮齿脱离啮合时，弯曲应力为零，因此就任一侧而言，其应力都是按脉动循环变化。
若轮齿双侧工作时，则弯曲应力按对称循环变化。
　　　(图11-2)
　　齿轮工作时，其工作表面上任一点所产生的接触应力系由零(该点未进入啮合时)增加到一最大值(该点啮合时)，即齿面接触应力是按脉动循环变化的。若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹，裂纹的蔓延扩展使金属微粒剥落下来而形成疲劳点蚀，使轮齿啮合情况恶化而报废。理论和实践都证明，疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处。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。
　　　(图11-3)
　　在高速重载传动中，常因啮合区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连，当两齿面相对运动时，较软的齿面沿滑动方向被撕下而形成沟纹，这种现象称为齿面胶合。在低速重载传动中，由于齿面间的润滑油膜不易形成也可能产生胶合破坏。
　　提高齿面硬度和减小粗糙度值能增强抗胶合能力，对于低速传动采用粘度较大的润滑油；对于高速传动采用含抗胶合添加剂的润滑油也很有效。
　　　(图11-4)
　　齿面磨损通常有磨粒磨损和跑合磨损两种。由于灰尘、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨粒磨损，在开式传动中是难以避免的。齿面过度磨损后，齿廓显著变形，常导致严重噪声和振动，最终使传动失效。采用闭式传动、减小齿面粗糙度值和保持良好的润滑可以防止或减轻这种磨损。
　　新的齿轮副，由于加工后表面具有一定的粗糙度，受载时实际上只有部分峰顶接触。接触处压强很高，因而在开始运转期间，磨损速度和磨损量都较大，磨损到一定程度后，摩擦面逐渐光滑，压强减小、磨损速度缓慢，这种磨损称为跑合。人们有意地使新齿轮副在轻载下进行跑合，可为随后的正常磨损创造有利条件。但应注意，跑合结束后，必须清洗和更换润滑油。
　　　(图11-5)
　　在重载下，较软的齿面上可能产生局部的塑性变形，使齿廓失去正确的齿形。这种损坏常在过载严重和起动频繁的传动中遇到。
　必须注意，并非所有齿轮都同时存在上述五种失效，在一般工作条件下，闭式传动最有可能发生的失效是疲劳点蚀和弯曲疲劳断裂；开式传动齿轮最可能发生的失效形式是磨损；重载且润滑不良的情况下，才有可能发生胶合和齿面塑性变形失效。1 台150 个
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　　承载力的高低也会间接影响到行星减速电机的整体功能，所以为了提高工作效率提高承载力势在必行，那么主要有哪些途径可以用于提高承载力呢?
　　行星减速机校核强度通常是校核传动接触应力(满足传动接触应力小于太阳轮行星轮许用接触应力)，弯曲应力(满足弯曲应力小于许用弯曲应力)。行星轮-内齿轮传动接触应力(满足传动接触应力小于行星轮内齿圈许用弯曲应力)。齿圈许用接触应力通常是最先失效。故要想增大承载能力，就要保证齿圈许用接触应力。
　　1、增大齿圈许用接触应力：在减速机传动中，往往内齿圈比外齿轮硬度要低，材料也不相同，加工热处理工艺上也有差距。
　　2、增大齿轮模数、增大齿形角：外径尺寸要保持不变，需要增大承载能力，可以采用合理增大齿轮模数，减低齿轮齿数来满足，大模数齿轮可以提高齿轮抗弯强度，而抗弯强度是齿轮承载能力的重要指标。
　　3、增加齿宽：在传动外径要求不变时，适当增加内部齿轮宽度，可以有效的加大齿轮的承载能力，提高承载力矩，同时，可以减少恒定扭矩小的单位符合，降低轮齿的挠曲，减少噪声激励，起到降低传动噪声的作用。
　　4、圆弧齿圆柱齿轮传动：是一种斜齿圆柱齿轮传动，是圆柱齿轮传动的一种形式，具有承载能力高，生产成本低、制造工艺简单，使用寿命长等优点。
　　在行星传动中为了满足重载条件小的使用性能，与提高承载能力，就需要提高渐开线圆柱齿轮的重载下的使用性能，满足重载的需求。在重载齿轮传动中，内外啮合齿轮副必须满足强度寿命和啮合质量要求。故现根据实际生产提出以下几点，以达到满足重载齿轮的内外啮合齿轮副所需满足的寿命和质量。
　　一般情况下，行星减速电机的承载能力都是通过以上四种途径进行提高的，用户可以选用其中一种也可以组合起来使用。
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