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齒輪輪齒損傷的術(shù)語、特征和原因 輪齒折斷(GB3481-83) 
  詳細(xì)介紹:
發(fā)布時間:2007-6-22 11:12:05 
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4 輪齒折斷Breakage
輪齒折斷是指齒輪一個或多個齒的整體或其局部的斷裂。它通常是由于輪齒的交變應(yīng)力超過了材料的疲勞極限所造成。有時,也可能由短時過載所造成。
4.1 疲勞折斷Fatigue Breakage
疲勞折斷是指起源于齒根處的疲勞裂紋不斷擴(kuò)展所造成的斷齒。這種疲勞裂紋常發(fā)生在齒根圓角半徑方向,呈細(xì)線狀。疲勞折斷的斷口一般分為疲勞擴(kuò)展區(qū)和瞬時折斷區(qū)。疲勞擴(kuò)展區(qū)的表面通常較光滑,?捎^察到由疲勞源開始的“貝殼紋”狀的疲勞擴(kuò)展跡線。疲勞源及其附近區(qū)域,在外觀上常呈“眼”狀,但有的“眼”在宏觀上不明顯。瞬時折斷區(qū)的表面粗糙,參差不齊。
疲勞斷齒的根本原因是:輪齒在過高的交變應(yīng)力多次作用下,從齒根疲勞源起始的疲勞裂紋不斷擴(kuò)展,使輪齒剩余截面上的應(yīng)力超過其極限應(yīng)力.傳動系統(tǒng)中的動載荷輪齒接觸不良、齒根圓角半徑過小和齒根表面粗糙度過高、滾切時的拉傷、材料中的夾雜物、熱處理產(chǎn)生的微裂紋磨削燒傷及其他有害殘余應(yīng)力等因素,都會促成輪齒疲勞折斷。
疲勞裂紋
圖28 疲勞裂紋
齒根圓角部分呈現(xiàn)疲勞裂紋。
疲勞折斷
圖29 疲勞折斷
破碎機(jī)小錐齒輪m= 30mm ,材料40Cr 調(diào)質(zhì)硬度HB233 ,輪齒斷口呈現(xiàn)明顯的貝紋狀疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和表面粗糙不平的瞬時折斷區(qū)。
疲勞折斷
圖30 疲勞折斷
軋機(jī)齒輪m=16mm,材料35SiMn2MoV,中頻淬火HRC>45,輪齒斷口可見明顯的疲勞源和疲勞裂紋擴(kuò)展的跡線。
4.2 過載折斷Overload Breakage
過載折斷通常是由于短時意外的嚴(yán)重過載所造成的,其斷口一般較粗糙,沒有疲勞折斷斷口的典型特征。
圖31 過載折斷
起重機(jī)齒輪m=8mm,45號鋼調(diào)質(zhì),由于突然過載造成多個輪齒從根部彎斷。
過載折斷主要是由于輪齒的應(yīng)力超過其極限應(yīng)力所造成的。載荷的嚴(yán)重集中、動載荷過大、軸承損壞、傳動件失效以及有較大硬質(zhì)異物進(jìn)入嚙合處等,均能引起過載折斷。
4.3 隨機(jī)斷裂Random Fracture
隨機(jī)斷裂是指不與齒根圓角截面有關(guān)的疲勞斷齒,它可以由缺陷或過高的有害殘余應(yīng)力位置而發(fā)。其斷口與一般疲勞折斷的斷口相似。
隨機(jī)斷裂通常是由于輪齒缺陷、點蝕或其他應(yīng)力集中源在該處形成過高局部應(yīng)力集中引起的。夾雜物、微細(xì)磨削裂紋等輪齒的缺陷在交變應(yīng)力作用下不斷擴(kuò)展導(dǎo)致齒的斷裂。不適當(dāng)?shù)臒嵬饫硭纬傻倪^高有害殘余應(yīng)力能引起齒的局部斷裂。較大的異物進(jìn)入嚙合處也會使局部輪齒產(chǎn)生低周疲勞折斷。
隨機(jī)斷裂
圖32 隨機(jī)斷裂
貝氏體球墨鑄鐵齒輪,m=5mm,硬度HRC43,由于齒面缺陷造成隨機(jī)斷裂。
隨機(jī)斷裂
圖33 隨機(jī)斷裂
采煤機(jī)雙聯(lián)齒輪m=10mm,材料30CrMnTi滲碳淬火HRC58~62,由于熱處理缺陷造成過渡層裂紋導(dǎo)致隨機(jī)斷裂。
 隨機(jī)斷裂
圖34 隨機(jī)斷裂
本圖是圖33 輪齒損傷的斷面圖。
 
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