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齿轮减速机齿面接触疲劳的原因分析

编辑:正名机械发布时间:2020-06-01

齿轮在啮合过程中,既有相对滚动,又有相对滑动。这两种力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的切应力。轮齿表面在这种切应力反复作用下,引起局部金属剥落而造成损坏。其损坏形式有麻点疲劳剥落、浅层疲劳剥落和硬化层疲劳剥落三种。

 

麻点疲劳剥落

       齿轮在接触应力作用下,工作表面呈瘟斑、片状的疲劳损伤.称为麻点疲劳剥落。麻点疲劳剥落又分初始麻点(非扩展性的)和破坏性麻点(扩展性的)。初始麻点是由于齿面存在微小的加工误差,表面不平,接触不均匀,齿轮在正常工作载荷作用下,使表面局部产生了高出材料疲劳极限的应力,经过一段循环次数后产生疲劳剥落,形成深度小于O.lmm, 直径小于1mm的细小麻点。破坏性麻点是在接触应力较大,循环次数较多的情况下,初始麻点中产生的次生裂纹,发展成剥落面积较大、较深的剥落坑,麻点深度一般约小于0.4mm。

轮齿面在滚动带滑动的接触过程中,因表面凹凸不平,表团摩擦较大,在受挤压时,表面部分地被压平,形成小的表面折叠,其尖端处产生应力集中,在反复切应力的作用下产生局部塑性变形而导致裂纹形成。在有润滑情况下,由于毛细管作用使润滑油进入裂缝,当齿轮运动时,高压油挤入裂缝,形成油楔,在油模压力反复交变冲击作用下,裂纹进一步扩展,同时在裂纹顶端受到垂直弯曲应力作用,像悬臂梁一样,簸后将此块弯断,形成麻点剥落。

可见,麻点剥落是从表面产生裂纹,因油楔压力作用而引起浅层剥落。

 

浅层疲劳剥落

       比麻点剥落大而深的接触疲劳剥落损伤称为浅层疲劳剥落,呈鳞片状,通常坑深约0.4mm,但在硬化层深度以内。这种剥落常发生在齿轮表面租糙度低、相对摩擦力小的场合。

 

硬化层疲劳剥落

       经表面强化处理的齿轮在工作过程中出现大块状剥落,深度达到化硬层过渡区,称为硬化层疲劳剥落。它是表面硬化齿轮严重剥落的一种形式。软齿面不易出现这类损伤现象。

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