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齒輪減速機齧合麵積小致輪齒斷裂分析

文章出處:   責任編輯:   發布時間:2017-09-30 17:01:40    點擊數:-   【

齒輪減速機齧合麵積小致輪齒斷裂分析。某台齒輪減速機中的大齒輪齒麵在靠近節線的齒根部分有小坑,其中三個輪齒發生局部斷裂和脫落,兩個輪齒局部有明顯裂紋且已鬆動,裂紋處小坑較為密集並連通,齒輪減速機斷裂及裂紋均起始於齒根靠近節線處,斷裂的輪齒破斷麵分為2個部分,其中部分斷麵的顆粒細小,斷麵較光滑,有不平坦而類似階梯形的層狀外觀。另部分斷麵的顆粒較大,斷口較為粗糙。對齒輪減速電機進行全麵檢查和測量後發現,沿齒長方向接觸僅百分之八十五,在齒輪右側長45毫米的齧合麵完全未接觸,齒高方向接觸百分之八十,兩傳動軸平行度偏差0.13mm/m. 根據齒麵接觸疲勞強度理論,齒麵接觸疲勞應力應小於齒輪許用疲勞極限。該齒輪減速機主要是由於安裝質量較差造成齒輪齧合接觸麵減小,使齒麵接觸疲勞應力大於齒輪許用疲勞極限而產生了點蝕,降低了齒輪的傳動性能,終導致伺服減速機輪齒疲勞斷裂。

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原因分析:兩傳動軸平行度偏差造成齒輪齧合麵接觸麵積減小,使齒輪齧合麵上的接觸應力超過了疲勞極限,在齒輪減速電機齒輪的齒麵產生疲勞裂紋,裂紋進步擴展使齒麵小塊金屬剝落,形成小坑,造成了齒輪齧合麵的疲勞點蝕,故大齒輪表麵失效形式為疲勞點蝕。齒輪減速電機的輪齒齒麵硬度較高,實測為HRC54,在運行中無法使齒麵的承載麵積增加,早期由於接觸疲勞形成的點蝕繼續擴展,在靠近節線齒根部分的點蝕越來越嚴重,小坑的麵積和深度加大,在齒輪減速機齒輪齒麵上的範圍也進步擴展,形成擴展性點蝕,其中較深的蝕坑成為強烈應力集中源,先在此部分產生微觀疲勞裂紋。
此外,由於齒輪減速電機兩平行度的偏差造成齒輪齧合麵接觸麵積減小,輪齒局部載荷增大,隨著點蝕的加劇,齒輪的傳動能力受到破壞,輪齒的疲勞極限由於蝕坑麵積和深度的加大而逐步降低,當齒輪減速機受外載荷應力高於疲勞極限而應力且循環次數又超過定數值後,微觀疲勞裂紋擴展生長,發展成為貫穿許多晶粒的宏觀疲勞裂縫,應力變化使裂縫張合。裂縫合攏時,其表麵接觸發生壓縮和磨損,齒輪減速電機輪齒齒根經受交變應力,疲勞破斷部分被長時間壓縮、磨損,裂縫的表麵變得光滑,形成了斷裂輪齒破斷麵上較為光滑的斷麵。疲勞裂縫的擴展是有選擇性的,當應力超過疲勞極限時,疲勞裂縫從個局部弱金屬部分擴展另個局部弱金屬部分,這種選擇性的結果使破斷部分表麵出現了不平坦而類似階梯形的層狀外觀。在疲勞裂紋擴展過程中,應力集中促進了裂紋的發展速度,後使齒根剩餘斷麵的應力達到靜強度極限,經過定數量的應力循環後,齒輪減速機的輪齒就發生了疲勞斷裂破壞。http://www.nbxwtz.com/rxiliejiansuji.html

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