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浅析齿轮变形原因

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沈阳华鹏链条 发表于 2016-9-29 16:58:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
引起齿轮变形的主要原因是塑性变形,即齿轮在一定的条件下,在外力的作用下产生形变,而在外力消失后齿轮不能恢复原状。塑性变形一般多发生在硬度低的齿轮上;但重载荷作用下,硬度高的齿轮也常发生。
根据起因和形貌不同,轮齿塑性变形可分为:碾击塑变、鳞皱、起脊、压痕、齿体塑变。
碾击塑变
轮齿在相互滚碾和冲击作用下,其表面及次表面材料出现明显的金属流动,产生齿面塑性变形的损伤,称为碾击塑变。其特征是:在齿顶棱和齿端面上出现飞边;有时齿顶被严重滚圆,接触齿面被压陷;有的在主动轮的轮齿上沿相对滑动速度为零的节线被碾出沟槽,而从动轮的轮齿上被挤出脊棱。齿轮材料硬度过低,接触应力过高,齿轮传动啮合不良,动载荷太大以及润滑不良等原因都会引起碾击塑变。
减小接触应力和增加接触表面及次表面材料的硬度,可以消除这种损伤。提高齿距精度、减小齿形误差和改善工作情况,并降低动载荷;采用极压添加剂和高粘度的润滑油以及改善齿轮的润滑情况,减小摩擦力。保证安装精度,以避免载荷集中,这也是常用的措施。
鳞皱
齿面上垂直于滑动速度方向呈鱼鳞状波纹的齿面塑性损伤,称为鳞皱。它一般发生在硬齿面上,但较软的齿面有时也可能发生。它多发生在渗碳淬火的准双曲面小齿轮上。轻度的鳞皱,只要不任其自由发展,对齿轮传动正常工作没有明显的影响。但严重的鳞皱会使正确的齿廓形状破坏,并引起其它形式的严重损伤。鳞皱是在齿轮运转过程中,由于润滑不良及高压作用下,啮合齿面间“粘”和“滑”两种作用交替发生,工作齿面间产生“爬行” (粘附滑动现象)的结果。它往往与低速(或中速)条件下油膜厚度不足、振动等因素有关。
增加齿面硬度、减小接触应力、改善润滑状况,都可以防止鳞皱的发生。采用极压添加剂和高粘度的润滑油、提高齿轮速度、控制齿轮振动等办法,都可改善润滑状况,避免发生鳞皱损伤。
起脊
载荷大、润滑不良时,啮合齿面产生塑性变形,在滑动速度方向呈现垄起的箭头形或鱼尾形花纹的现象,称为起脊。它是发生在表面淬火的准双曲面小齿轮和青铜蜗轮齿面上塑性流动的一种特殊损伤形式。它是由于高的接触应力、低的滑动速度和啮合齿面间润滑不良,使轮齿表面或次表面材料沿滑动速度方向发生塑性流动而产生的。
降低齿面接触应力、增加材料的硬度和采用带极压添加剂的粘度较大的润滑油能防止起脊发生。在没有循环润滑系统的传动中,经常更换润滑油并保证润滑剂的清洁,也是有益的措施。
压痕
齿面出现压陷损伤,称为压痕。轻者压痕浅而平;重者常伴有局部的轮齿变形,甚至影响正常啮合。外界硬质异物或从轮齿上掉下的金属碎片进入啮合面是造成压痕的直接原因。有时可能是极压油在传动系统内高效加热器碳化的结果。
检修设备时应特别注意防止硬质异物掉进齿轮传动装置中。彻底清洗传动系统,检查加热器表面是否洁净,必要时降低其表面温度。
齿体塑变
轮齿齿体或其部分因严重塑性流动而引起的轮齿变形,称为齿体塑变。轮齿呈现歪扭,齿形剧变。硬齿面轮齿发生塑性变形时还常伴有变色现象。通常由于润滑失常而造成的剧烈温升,使齿轮材料的屈服强度降低所引起的齿体塑性变形,称为热塑变形。强度较低的塑性材料,在过大载荷作用下产生的齿体塑性变形,称为冷塑变形。
对于循环润滑的齿轮装置,应消除中断供电的原因。设置报警装置,一旦供油中断,齿轮传动装置就能快速停车。对于油池润滑的齿轮装置,应注意油面位置。提高润滑油的粘度,有时也可获得一定效果。对冷塑变的齿轮,主要是提高齿轮材料的屈服极限。

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