齒輪的損傷及對(duì)策
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齒輪的損傷主要分為齒面的磨損與輪齒的折損。此外,作為特例,還有塑料齒輪的劣化及由輪緣或輻板引起的損傷。造成這些損傷的原因各種各樣,比如,齒輪的強(qiáng)度不足、潤(rùn)滑及安裝不好、予想外的超負(fù)載等等,找出原因及做出對(duì)策都很困難。關(guān)于齒輪的損傷,下面的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)的規(guī)定。
• JGMA 7001-01(1990) 齒輪的損傷狀態(tài)及其術(shù)語(yǔ)
• JIS B 0160: 1999 齒輪-齒輪的磨損及損傷-術(shù)語(yǔ)
14.1 齒輪的磨損及齒面疲勞
齒輪的齒面磨損,由開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒面出現(xiàn)細(xì)微的凹凸、對(duì)齒輪的使用不產(chǎn)生什么影響的「跑和磨損」到齒面大量剝落的「重大磨損」等不同程度的磨損。磨損發(fā)展到輪齒的形狀失去原型時(shí),齒輪將不能正常的嚙合。齒面疲勞是齒面在反復(fù)的載荷作用下,在輪齒表面或表層下產(chǎn)生的應(yīng)力大于此材料的疲勞極限時(shí),齒面出現(xiàn)金屬剝落現(xiàn)象的齒面損傷的總稱。這類損傷包括點(diǎn)蝕、剝落、表層壓碎等。
齒面發(fā)生重大的磨損、擴(kuò)展性點(diǎn)蝕時(shí),齒輪裝置可能產(chǎn)生以下的異?,F(xiàn)象。
• 噪音及振動(dòng)增大
• 齒輪裝置的溫度急速上升
• 潤(rùn)滑油嚴(yán)重污染
• 嚙合齒面間側(cè)隙變大
如果能除掉這些異?,F(xiàn)象的真正原因的話,即可解決輪齒的損傷問(wèn)題。
齒面的損傷及對(duì)策如下。
(1) 相對(duì)負(fù)載齒輪強(qiáng)度(齒面強(qiáng)度)不足時(shí)
對(duì)策① 提高齒面接觸疲勞強(qiáng)度(齒輪強(qiáng)度)
• 使用硬質(zhì)及高強(qiáng)度齒輪材料
S45C → SCM440 / SCM415 等
• 增大齒輪尺寸
采用大模數(shù)或增加輪齒數(shù)
• 增加齒寬
• 由直齒齒輪改為螺旋齒齒輪
正齒輪→ 斜齒齒輪
直齒錐齒輪 → 弧齒錐齒輪
(提高縱向重合度)
對(duì)策② 降低負(fù)載
• 通過(guò)改變運(yùn)行條件等減輕負(fù)載
(2) 因?yàn)榘惭b狀態(tài)不良輪齒接觸不好時(shí)
對(duì)策:修正輪齒接觸
根據(jù)齒輪的種類,具體對(duì)策不同。錐齒輪及蝸桿蝸輪的輪齒接觸修正方法請(qǐng)參照第 8.3 齒輪的輪齒接觸。
(3) 齒輪及軸等變形造成齒輪片面接觸時(shí)
對(duì)策:重新設(shè)計(jì)齒輪、軸及軸承等
提高系統(tǒng)剛性以改善輪齒接觸
(4) 潤(rùn)滑狀態(tài)不良時(shí)
對(duì)策:潤(rùn)滑油的種類、粘度、量等合理化
14.2 齒輪的折損
齒輪的輪齒折斷有由于超過(guò)予想的重載作用在輪齒上造成破損的過(guò)載折斷、交變載荷的重復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞折斷等。正齒輪及錐齒輪等由于載荷集中在齒寬端部,造成片面輪齒接觸 ( 輪齒不當(dāng)接觸 ),也會(huì)發(fā)生輪齒的折斷。
斷齒的原因及對(duì)策例如下。
(1) 沖擊負(fù)載造成的斷齒
對(duì)策 ① 提高齒輪彎曲強(qiáng)度
改變材料或增大模數(shù)是最有效的手段
具體的對(duì)策與提高齒面強(qiáng)度(齒輪強(qiáng)度)相同
對(duì)策 ② 降低或去除沖擊負(fù)載
例如 , 降低旋轉(zhuǎn)速度等就是有效的手段
(2) 重復(fù)載荷造成疲勞折斷時(shí)
對(duì)策 ① 提高齒輪強(qiáng)度
具體的對(duì)策與提高齒面強(qiáng)度(齒輪強(qiáng)度)相同 對(duì)策 ② 減輕負(fù)載或降低旋轉(zhuǎn)速度
(3)輪齒的磨損進(jìn)展輪齒變薄而折斷時(shí)
斷齒問(wèn)題的根本原因。需要做出對(duì)策避免磨損的發(fā)生。