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    齒輪減速機嚙合面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:-   【

    齒輪減速機嚙合面積小致輪齒斷裂分析。某臺齒輪減速機中的大齒輪齒面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松動,裂紋處小坑較為密集并連通,齒輪減速機斷裂及裂紋均起始于齒根靠近節線處,斷裂的輪齒破斷面分為2個部分,其中部分斷面的顆粒細小,斷面較光滑,有不平坦而類似階梯形的層狀外觀。另部分斷面的顆粒較大,斷口較為粗糙。對齒輪減速電機進行全面檢查和測量后發現,沿齒長方向接觸僅百分之八十五,在齒輪右側長45毫米的嚙合面完全未接觸,齒高方向接觸百分之八十,兩傳動軸平行度偏差0.13mm/m. 根據齒面接觸疲勞強度理論,齒面接觸疲勞應力應小于齒輪許用疲勞極限。該齒輪減速機主要是由于安裝質量較差造成齒輪嚙合接觸面減小,使齒面接觸疲勞應力大于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嚙合面接觸面積減小,使齒輪嚙合面上的接觸應力超過了疲勞極限,在齒輪減速電機齒輪的齒面產生疲勞裂紋,裂紋進步擴展使齒面小塊金屬剝落,形成小坑,造成了齒輪嚙合面的疲勞點蝕,故大齒輪表面失效形式為疲勞點蝕。齒輪減速電機的輪齒齒面硬度較高,實測為HRC54,在運行中無法使齒面的承載面積增加,早期由于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,小坑的面積和深度加大,在齒輪減速機齒輪齒面上的范圍也進步擴展,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,由于齒輪減速電機兩平行度的偏差造成齒輪嚙合面接觸面積減小,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,輪齒的疲勞極限由于蝕坑面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于疲勞極限而應力且循環次數又超過定數值后,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,其表面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,裂縫的表面變得光滑,形成了斷裂輪齒破斷面上較為光滑的斷面。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面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,后使齒根剩余斷面的應力達到靜強度極限,經過定數量的應力循環后,齒輪減速機的輪齒就發生了疲勞斷裂破壞。http://www.sk-aroma.com/rxiliejiansuji.html

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