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首頁(yè) ? 新聞動(dòng)態(tài) ? 汽車(chē)主從動(dòng)錐齒輪的失效分析發(fā)布時(shí)間:2016-01-14
主從動(dòng)錐齒輪是傳遞運動(dòng)和動(dòng)力的重要零件,由于汽車(chē)運行環(huán)境同,因此有多種不同的失效形式,失效類(lèi)型由失效齒輪的形貌和失效過(guò)程或機理確定的,失效機理確定后,就可以確定失效原因,提出相應的對策。
齒輪失效類(lèi)型可以分為四大類(lèi):磨損、表面疲勞、塑性變形和折斷。每一大類(lèi)還可細分為幾類(lèi),進(jìn)而使分類(lèi)更加精細和明確辨別特征,失效的類(lèi)型,失效的特征、部位及對策具體見(jiàn)下說(shuō)明。齒輪的失效損傷除了以上類(lèi)型和特征外,還可有其他形式的損傷,如隨機斷裂、各種材質(zhì)缺陷造成的損傷、加工工藝不當造成的淬火裂紋、磨削裂紋等,此類(lèi)損傷在加工過(guò)程中加強質(zhì)檢是可以避免的。
一、齒輪失效的類(lèi)型
1、磨損:輕微磨損、中等磨損、過(guò)度磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損、輕微膠合、中等膠合、破壞性膠合、局部膠合
2、表面疲勞:早期點(diǎn)蝕、破壞性點(diǎn)蝕、剝落
3、塑性變形:碾擊塑變、鱗皺、起脊、齒面塑變
4、折斷:疲勞折斷、過(guò)載折斷
二、齒輪損傷特征、原因及對策
特征 |
原 因 |
對 策 |
磨損:齒輪在嚙合過(guò)程中,輪齒接觸表面材料的摩擦損耗現象 |
||
輕微磨損:接觸表面上的微凸體逐漸磨平,直至出現非常光滑的表面為止 |
輪齒接觸表面的粗糙度與潤滑粘度、齒面工作速度、工作載荷不匹配 |
可適時(shí)更換潤滑劑 |
中等磨損:節線(xiàn)上下齒面材料都有一定磨損,節線(xiàn)位置呈現出一條近于連續的線(xiàn) |
齒輪在邊界潤滑狀態(tài)下工作,潤滑系統中有小量的污染雜質(zhì) |
提高潤滑油粘度、降低油溫,加入適當的添加劑,加強油液清潔度管理 |
過(guò)度磨損:齒廓形狀破壞,磨損率很高,節線(xiàn)附近有點(diǎn)蝕,傳動(dòng)有噪音和振動(dòng) |
潤滑系統和密封裝置不良,系統有嚴重振動(dòng)、沖擊載荷 |
對污染雜質(zhì)增設過(guò)濾裝置,適時(shí)更換潤滑油 |
磨粒磨損:輪齒接觸表面沿滑動(dòng)方向有較均勻的條痕,多次磨擦條痕重疊 |
齒面間異物引起磨粒磨損,在開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中更為嚴重 |
改善潤滑方式,提高潤滑油粘度,提高工作速度,減輕載荷跑合后注意清洗,適時(shí)換油,開(kāi)式齒輪箱采取適當防護 |
腐蝕磨損:齒面上呈現均勻分布的腐蝕麻坑,齒面沿滑動(dòng)方向伴有腐蝕痕跡 |
輪齒材料發(fā)生電化學(xué)反應,由磨擦、沖刷形成腐蝕磨損,高溫時(shí)極壓添加劑形成磨蝕介質(zhì) |
防止油液污染,添加劑的成分和含量適當,建立合理的工藝規程 |
膠合:相嚙合的齒面金屬,在一定壓力下直接發(fā)生粘著(zhù),隨著(zhù)齒面的相對運動(dòng),使金屬從齒面上撕落而引起嚴重的粘著(zhù)磨損現象 |
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輕微膠合:靠近齒頂或齒根的齒面上沿滑動(dòng)方向有極輕微而細密的傷痕(一條喑帶),有時(shí)要借助顯微鏡才能見(jiàn)到痕跡 |
運轉初期潤滑條件與工作情況不協(xié)調,或輕微干涉存在而引起 |
控制起動(dòng)過(guò)程的潤滑及載荷,排除干涉的起因 |
中等膠合:齒頂部、齒根部均有滑動(dòng)方向的粘撕傷痕,較軟齒面更明顯 |
齒輪嚙合處局部溫度過(guò)高,破壞潤滑油膜 |
降低油溫,使用極壓添加劑的潤滑油,降低齒面表面粗糙度,降低載荷及速度 |
破壞性膠合:沿滑動(dòng)方向呈現明顯粘撕痕跡,齒頂有明顯的材料移失跡象,齒廓毀壞 振動(dòng) 噪音增大 |
潤滑不充分,工作溫度過(guò)高,齒面接觸應力或速度過(guò)高引起的過(guò)熱 |
保證一定條件下良好的潤滑,采用極壓或特殊高粘度的潤滑油 |
局部膠合:局部區域有齒面膠合的現象,并不延伸、擴展 |
由于安裝制造誤差,引起載荷集中,鼓形齒修形量過(guò)大,齒寬較大,局部溫升引起變形 |
安裝精度適當,修形量適當散熱應均勻,油的冷卻與供油部位應適當 |
點(diǎn)蝕 齒面呈點(diǎn)狀的齒面疲勞損傷 |
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早期點(diǎn)蝕:有較小,數量不多的麻點(diǎn) |
嚙合齒面局部過(guò)載,齒形誤差,齒面凸凹不平,軸線(xiàn)歪斜造成偏載 |
提高齒形精度,精心跑合 |
破壞性點(diǎn)蝕:靠近節線(xiàn)的齒根表面上,麻點(diǎn)不斷擴展,噪聲增大 |
齒面接觸應力過(guò)大,節線(xiàn)附近滑動(dòng)速度方向變化,油膜不易形成 |
提高齒面硬度,降低粗糙度,改善潤滑 |
剝落 齒面上材料成片狀剝離 |
||
剝落:形狀不規則的片狀剝落坑,較淺平而大的坑 |
硬齒面上過(guò)高的接觸應力作用,疲勞裂紋擴展形成,材料缺陷,齒面軟硬的過(guò)度層中裂紋的延伸擴展 |
承載力不足應考慮重新設計,提高輪齒芯部硬度,減小應力集中 |
塑性變形:在過(guò)大應力作用下,輪齒材料因屈服產(chǎn)生塑性流動(dòng),而形成齒面和齒體的變形 |
||
碾擊塑變:在齒頂棱和齒端出現飛邊,齒頂滾圓,節線(xiàn)附近有溝槽、脊棱 |
滾碾沖擊作用,接觸應力過(guò)高,輪齒材料硬度過(guò)低,動(dòng)載荷太大以及潤滑不良 |
減小接觸應力,提高材料硬度,降低動(dòng)載荷,采用極壓添加劑和高粘度潤滑油,保證制造,安裝精度 |
鱗皺:齒面塑變呈魚(yú)鱗狀皺紋,并垂直于滑動(dòng)速度方向 |
潤滑不良及高壓強作用,齒面爬行的結果,低速度,振動(dòng)引起齒面塑性流動(dòng) |
提高齒面硬度,改善潤滑,提高速度,控制齒面的振動(dòng) |
起脊:整個(gè)工作齒面上沿滑動(dòng)方向形成明顯的脊棱 |
常發(fā)生在重載的蝸桿傳動(dòng)中,準雙曲線(xiàn)齒輪傳動(dòng)中,高接觸應力和低滑動(dòng)速度不良潤滑材料的塑性流動(dòng) |
提高材料的硬度,采用粘度大,有極壓添加劑的潤滑油,保證潤滑油的清潔度 |
齒體塑變:輪齒歪扭,齒形劇變,硬齒面輪齒伴有變色現象 |
潤滑失常造成劇烈溫升引起輪齒熱塑變形,過(guò)大載荷引起冷塑變形 |
充分的潤滑,提高潤滑油的粘度,對冷塑變形應提高材料的屈服極限 |
輪齒折斷:齒輪一個(gè)或多個(gè)齒的整體或局部斷裂 |
||
疲勞折斷:起源于齒根處的疲勞裂紋擴展造成的斷齒 |
高的交變應力多次作用的結果,齒根圓角半徑過(guò)小,表面粗糙度過(guò)高,滾切加工時(shí)有損傷,材料中有夾雜物,殘余應力影響 |
修改齒輪幾何參數,降低齒根表面粗糙度,正確的噴丸處理,適當的熱處理消除殘余應力 |
過(guò)載斷齒:斷口較粗糙,無(wú)疲勞斷裂的特征 |
短時(shí)意外過(guò)載造成嚴重應力集中,動(dòng)載荷過(guò)大,較大硬質(zhì)異物進(jìn)入嚙合處 |
避免突然的意外過(guò)載,設置安全裝置 |