齒輪減速機嚙合面積小致輪齒斷裂分析

文章出處：admin 人氣：發表時間：2019-09-23 15:51

齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減速(su)機(ji)(ji)嚙(nie)合面(mian)(mian)積(ji)小(xiao)(xiao)致輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)斷(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)分(fen)析。某臺(tai)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減速(su)機(ji)(ji)中的(de)大齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)(mian)在(zai)靠(kao)(kao)近節(jie)線的(de)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)根部(bu)(bu)分(fen)有小(xiao)(xiao)坑(keng)，其(qi)中三個輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)發生局部(bu)(bu)斷(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)和脫落，兩個輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)局部(bu)(bu)有明顯裂(lie)(lie)紋且(qie)已松動(dong)，裂(lie)(lie)紋處(chu)小(xiao)(xiao)坑(keng)較(jiao)為密(mi)集并連通，齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減速(su)機(ji)(ji)斷(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)及裂(lie)(lie)紋均起始于齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)根靠(kao)(kao)近節(jie)線處(chu)，斷(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)的(de)輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)破斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)分(fen)為2個部(bu)(bu)分(fen)，其(qi)中部(bu)(bu)分(fen)斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)的(de)顆(ke)粒細小(xiao)(xiao)，斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)較(jiao)光(guang)滑，有不平(ping)(ping)坦而(er)類似階(jie)梯形的(de)層狀外觀。另部(bu)(bu)分(fen)斷(duan)(duan)(duan)(duan)面(mian)(mian)的(de)顆(ke)粒較(jiao)大，斷(duan)(duan)(duan)(duan)口較(jiao)為粗糙。對齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減速(su)電機(ji)(ji)進(jin)行全(quan)(quan)面(mian)(mian)檢查和測(ce)量(liang)后發現，沿(yan)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)長方向接(jie)(jie)觸(chu)(chu)僅百分(fen)之(zhi)八十五(wu)，在(zai)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)右側長45毫米(mi)的(de)嚙(nie)合面(mian)(mian)完全(quan)(quan)未接(jie)(jie)觸(chu)(chu)，齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)高方向接(jie)(jie)觸(chu)(chu)百分(fen)之(zhi)八十，兩傳(chuan)動(dong)軸平(ping)(ping)行度偏差0.13mm/m. 根據齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)(mian)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)疲(pi)勞(lao)強度理論，齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)(mian)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)疲(pi)勞(lao)應力應小(xiao)(xiao)于齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)許用疲(pi)勞(lao)極限(xian)。該齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減速(su)機(ji)(ji)主要是(shi)由于安裝質(zhi)量(liang)較(jiao)差造成齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)嚙(nie)合接(jie)(jie)觸(chu)(chu)面(mian)(mian)減小(xiao)(xiao)，使齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)(mian)接(jie)(jie)觸(chu)(chu)疲(pi)勞(lao)應力大于齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)許用疲(pi)勞(lao)極限(xian)而(er)產(chan)生了點蝕，降低(di)了齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)的(de)傳(chuan)動(dong)性能，終導致伺服減速(su)機(ji)(ji)輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)疲(pi)勞(lao)斷(duan)(duan)(duan)(duan)裂(lie)(lie)。

鵠興牌R87減速機，齒輪減速機
R127硬齒面減速機廠家

原因分(fen)析(xi)：兩傳動軸平行(xing)度(du)(du)偏差造成(cheng)(cheng)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)嚙合面(mian)接(jie)觸面(mian)積(ji)減(jian)小(xiao)，使齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)嚙合面(mian)上的(de)(de)接(jie)觸應力超過了疲勞極限，在(zai)(zai)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減(jian)速電機齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)的(de)(de)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)產生疲勞裂紋(wen)，裂紋(wen)進步擴(kuo)(kuo)展(zhan)使齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)小(xiao)塊金(jin)屬剝落(luo)，形成(cheng)(cheng)小(xiao)坑(keng)，造成(cheng)(cheng)了齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)嚙合面(mian)的(de)(de)疲勞點(dian)蝕(shi)，故大齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)表面(mian)失效形式為(wei)(wei)疲勞點(dian)蝕(shi)。齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減(jian)速電機的(de)(de)輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)硬(ying)度(du)(du)較(jiao)高，實測為(wei)(wei)HRC54,在(zai)(zai)運行(xing)中無法使齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)的(de)(de)承(cheng)載面(mian)積(ji)增加(jia)，早期(qi)由于(yu)接(jie)觸疲勞形成(cheng)(cheng)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)繼(ji)續擴(kuo)(kuo)展(zhan)，在(zai)(zai)靠近節線齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)根部分(fen)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)越來越嚴重(zhong)，小(xiao)坑(keng)的(de)(de)面(mian)積(ji)和深(shen)度(du)(du)加(jia)大，在(zai)(zai)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)減(jian)速機齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)齒(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)面(mian)上的(de)(de)范圍也進步擴(kuo)(kuo)展(zhan)，形成(cheng)(cheng)擴(kuo)(kuo)展(zhan)性點(dian)蝕(shi)，其(qi)中較(jiao)深(shen)的(de)(de)蝕(shi)坑(keng)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)強烈應力集中源，先在(zai)(zai)此部分(fen)產生微觀疲勞裂紋(wen)。

此外(wai)，由于(yu)齒輪(lun)(lun)(lun)(lun)減(jian)速電機(ji)兩平(ping)行(xing)度的(de)(de)(de)(de)偏差造成齒輪(lun)(lun)(lun)(lun)嚙合面接觸(chu)面積減(jian)小(xiao)，輪(lun)(lun)(lun)(lun)齒局部(bu)(bu)載荷增大(da)，隨著點蝕的(de)(de)(de)(de)加(jia)劇，齒輪(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)動(dong)能力(li)(li)受(shou)(shou)到破(po)壞，輪(lun)(lun)(lun)(lun)齒的(de)(de)(de)(de)疲勞(lao)極限(xian)由于(yu)蝕坑面積和(he)深度的(de)(de)(de)(de)加(jia)大(da)而逐步降(jiang)低，當齒輪(lun)(lun)(lun)(lun)減(jian)速機(ji)受(shou)(shou)外(wai)載荷應(ying)(ying)力(li)(li)高于(yu)疲勞(lao)極限(xian)而應(ying)(ying)力(li)(li)且循環次數(shu)又超過定(ding)數(shu)值后，微觀疲勞(lao)裂(lie)紋(wen)擴展生(sheng)長，發展成為貫穿(chuan)許多晶(jing)粒的(de)(de)(de)(de)宏(hong)觀疲勞(lao)裂(lie)縫(feng)，應(ying)(ying)力(li)(li)變化使(shi)裂(lie)縫(feng)張合。裂(lie)縫(feng)合攏時(shi)(shi)，其表面接觸(chu)發生(sheng)壓(ya)縮和(he)磨損(sun)，齒輪(lun)(lun)(lun)(lun)減(jian)速電機(ji)輪(lun)(lun)(lun)(lun)齒齒根(gen)經受(shou)(shou)交變應(ying)(ying)力(li)(li)，疲勞(lao)破(po)斷(duan)(duan)部(bu)(bu)分(fen)被長時(shi)(shi)間(jian)壓(ya)縮、磨損(sun)，裂(lie)縫(feng)的(de)(de)(de)(de)表面變得(de)光滑(hua)，形成了斷(duan)(duan)裂(lie)輪(lun)(lun)(lun)(lun)齒破(po)斷(duan)(duan)面上較為光滑(hua)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)(duan)面。疲勞(lao)裂(lie)縫(feng)的(de)(de)(de)(de)擴展是有(you)選擇性(xing)的(de)(de)(de)(de)，當應(ying)(ying)力(li)(li)超過疲勞(lao)極限(xian)時(shi)(shi)，疲勞(lao)裂(lie)縫(feng)從(cong)個局部(bu)(bu)弱(ruo)金屬部(bu)(bu)分(fen)擴展另個局部(bu)(bu)弱(ruo)金屬部(bu)(bu)分(fen)，這(zhe)種選擇性(xing)的(de)(de)(de)(de)結果使(shi)破(po)斷(duan)(duan)部(bu)(bu)分(fen)表面出現了不平(ping)坦而類(lei)似階梯形的(de)(de)(de)(de)層狀外(wai)觀。在疲勞(lao)裂(lie)紋(wen)擴展過程中，應(ying)(ying)力(li)(li)集中促進了裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)(de)發展速度，后使(shi)齒根(gen)剩(sheng)余斷(duan)(duan)面的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)達到靜強度極限(xian)，經過定(ding)數(shu)量的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)循環后，齒輪(lun)(lun)(lun)(lun)減(jian)速機(ji)的(de)(de)(de)(de)輪(lun)(lun)(lun)(lun)齒就(jiu)發生(sheng)了疲勞(lao)斷(duan)(duan)裂(lie)破(po)壞。

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