Всеобъемлющий обзор режимов сбоя передач (28 типов в 6 категориях)
Редукторы являются основными компонентами трансмиссии в механических системах, широко применяемых в аэрокосмической, автомобильной, ветровой энергетике и тяжелой машиностроении.снижение эффективностиВ данной работе систематически обобщено 28 видов отказа передач, разделенных на 6 основных категорий, включая их механизмы формирования, типичные характеристики,и профилактические меры, что является необходимым знанием отрасли для механического проектирования, анализа неисправностей и обслуживания персонала.
I. Усталость от изгиба
Усталость от изгиба возникает, когда повторяющееся напряжение от изгиба на зубах редуктора превышает прочность материала, причем максимальное напряжение сосредоточено на корневом филе зуба,создание и распространение трещинОсновными факторами, влияющими на это, являются количество циклов и уровень нагрузки.и разумный контроль нагрузки и оптимизация структуры являются основой предотвращения.
1.1 Усталость от изгиба с низким циклом
Это происходит, когда циклическая нагрузка меньше 10 000 циклов.в то время как твердые и хрупкие материалы имеют гладкие и гладкие характеристики перелома.
1.2 Утомляемость от высоких циклов изгиба
Это происходит, когда циклическая нагрузка превышает 10 000 циклов, при этом материал находится в состоянии низкой напряженности и, как правило, в пределах диапазона эластичной деформации.
Профилактические меры
Выбирать материалы с более высокой устойчивостью к усталости и оптимизировать конструкцию редуктора, чтобы соответствовать нагрузке и ограничению усталости.
Используйте процессы очистки (введение нагрузки на корень зуба) или полировки (уменьшение шероховатости поверхности).
Реализовать рациональную термическую обработку для минимизации остаточного напряжения в зубах передач.
II. Герцианская усталость
Неисправность герццианской усталости вызвана трещинами, инициируемыми повторяющимися герццианскими силами на поверхности или подповерхности, что приводит к потере материала при распространении трещин.Разумный выбор материала и смазка являются основными способами смягчения таких сбоев, что является распространенной формой поверхностной усталости редукторов под контактной нагрузкой.
2.1 Макропитинг
Трещины образуются на поверхности или на определенной глубине под поверхностью и распространяются на короткое расстояние почти параллельно поверхности, образуя ямные кратеры с острыми и угловыми особенностями.Он классифицируется как непрогрессивный (диаметр < 1 мм), прогрессивные (диаметр > 1 мм) и мелкие.и усталость трещины расширяются от вентилятора в форме зоны начала зубной поверхности, чтобы сформировать треугольные ямы.
2.2 Микроподборка
Он появляется в областях с тусклыми, серыми пятнами и признаками износа на поверхности, что распространено в поверхностно-зажженных шестернях, а также может возникать в полностью зажженных шестернях с неправильной конструкцией.
2.3 Усталость под поверхностью
Трещины возникают в переходной зоне между ядром зуба и закаленным слоем под поверхностью зуба, в основном вызванными процессами закаленности поверхности (карбурирование, нитрирование, индукционное закаливание).,огнеупорство).
2.4 Разбивка
Тяжелая форма поверхностной усталости, характеризующаяся небольшими ямами на поверхности зуба, образованными в результате расширения и слияния нескольких небольших ям.Это значительно увеличивает шум передач и вибрации, вызванные высокими контактными напряжениями и дефектами материала.
Профилактические меры
Уменьшите напряжение при контакте, используйте чистую сталь и добавляйте процессы шлифования или отточивания при изготовлении поверхности зуба.
Используйте смазочные материалы с высокой вязкостью; избегайте нанесения щелей на сторонки зубов для предотвращения микропробивания.
Выберите сталь, способную к отверждению, избегайте перегрева и контролируйте напряжение ниже прочности подповерхности для утомления подповерхности.
Убедитесь в правильном выравнивании передач и используйте высококачественные материалы, чтобы предотвратить разрыв.
III. Ношение
Износ означает поверхностное разрушение зубов редукторов, вызванное удалением или смещением материала под воздействием электрических, механических и химических нагрузок с течением времени, что приводит к возникновению ненормального шума.плохая производительность NVH и даже потенциальная неисправностьОн делится на легкие, умеренные и тяжелые степени, среди которых легкое износ является нормальным во многих применениях.
3.1 Клейкое износ
Перемещение материала с одной поверхности зуба на другую в результате микросварки и разрыва, ограничивающееся оксидным слоем и поверхностной пленкой поверхности зуба.Легкая адгезия может самостоятельно исчезнуть, когда поверхность сглаживается., в то время как умеренное сцепление стирает часть или все первоначальные маркировки.
3.2 Снос от абразивных веществ
Вызывается твердыми частицами (внешние загрязнители, такие как пыль в смазочной воде или самопроизвольные твердые металлические отходы от других сбоев),в основном возникает на кончике или корне зуба из-за высокой скорости местного скольженияСильное изнашивание приводит к полному исчезновению следов обработки и резкому снижению толщины зуба.
3.3 Полирование и износ
Легкий абразивный износ, который делает поверхность зуба постепенно гладкой из-за загрязнения химически активными смазочными средствами с высокоэффективными античистительными добавками,более вероятны при контакте твердых и мягких поверхностей.
3.4 Коррозионное износ
Сильное повреждение поверхности, вызванное совместным действием механического износа и химической эрозии, при котором на поверхности зуба проявляются пятна, ржавчина и красновато-коричневый вид,и вся поверхность зуба может быть поражена.
3.5 Коррозия при раздражении
Происходит, когда контактные поверхности подвергаются относительному движению с небольшой амплитудой под давлением, при этом смазка выжимается, что приводит к контакту металла с металлом и адгезии.Разбитые грубые вершины создают какао-подобный порошок оксида железа, что затрудняет пополнение смазочных материалов и усугубляет износ.
3.6 Стирание
Сильное износ клея, при котором металлические остатки от одной поверхности зуба переходят на другую и сварки/разрывы на поверхности.распределены как тонкие/широкие полосы по направлению скольженияСильное изнашивание приводит к пластическому искажению поверхностного материала.
3.7 Электрические разряды (EDM)
Высокая температура, вызванная расщеплением жировой пленки между зубами передач электрическими искрами, приводит к локальному таянию поверхности зуба.образующие гладкие и круглые полусферные ямы, окруженные аблированной/плавленной стали, вызванные статическим электричеством, потоком вала или плохим заземлением.
Профилактические меры
Увеличить толщину пленки смазочного материала (гладкая поверхность, высокая скорость, смазочный материал низкой температуры) для износа клея; установить высокоэффективные фильтры масла для удаления твердых частиц для абразивного износа.
Используйте антиполоскательные добавки на основе боратов и удаляйте абразивные частицы из смазочного материала для полировки.
Выбирать материалы, устойчивые к коррозии (например, нержавеющая сталь), уменьшать влажность окружающей среды и использовать высококачественные смазки для коррозионного износа.
Принять материалы с аналогичными электрохимическими свойствами, наносить покрытия и добавлять ингибиторы коррозии для борьбы с коррозией.
Оптимизируйте геометрические параметры передач, используйте нитрированную сталь и высоковязкие противоусыпные смазки для усыпления.
Проектировать рациональные системы заземления, использовать изолированные подшипники и проводить регулярное техническое обслуживание для износа ЭДМ.
IV. Крекинг
Трещины относятся к образованию различных трещин в шестернях при производстве, тепловой обработке или эксплуатации, что является опасной формой отказа, которая может привести к внезапному перелому шестерней.в основном связанные с дефектами процесса, концентрация напряжения и дефекты материалов.
4.1 Отушение трещин
Вызывается процессами тепловой обработки (карбурирование, нитрирование, индукционное закаливание) из-за теплового напряжения, дефектов материалов или неправильного охлаждения,характеризуется межзернистыми линейными трещинами, расширяющимися от поверхности до центра зуба.
4.2 Разрывы шлифовки
Поверхностные или подземные трещины, возникающие при шлифовании зубов, вызванные чрезмерным выработкой тепла и недостаточным охлаждением,что приводит к остаточному напряжению на тягу и даже обжиганию шлифования (мягчание или ожесточение местных областей)Перегретые участки можно выявить с помощью кислотной гравировки, с коричневыми/черными зонами закаливания и белыми не закаленными мартенцитовыми пятнами.
4.3 Рыльца и трещины на резьбе
Ранцевые трещины обычно являются переломами между соседними зубами, радиально расширяющимися через ремень и решетку; решечные трещины вызваны высоким циклическим напряжением или концентрацией напряжения (например, отверстиями),и резонанс пустоты передач будет усугублять такие трещиныВысокая центробежная сила может привести к катастрофическому отказу на высокой скорости.
4.4 Поверхность зуба/отделение зубного ядра
Ужесточенная поверхность зуба отделяется от мягкого ядра зуба из-за внутренних трещин на интерфейсе, что приводит к перелому углов зуба, краев или всего кончика зуба.После термической обработки могут возникнуть трещины., во время транспортировки/хранилища или при эксплуатации.
Профилактические меры
Обеспечить симметричную конструкцию белого колеса, равномерную толщину стенки, оптимизировать процесс тепловой обработки и температуру сразу после тушения для тушения трещин.
Выбирать подходящие шлифовальные колеса, контролировать скорость подачи и подачу охлаждающей жидкости, ограничивать твердость поверхности ниже 60 HRC и содержание аустенита ниже 20% для трещин шлифования;использовать магнитную проверку частиц для обнаружения трещин.
Проектировать толщину ремня в два раза больше глубины зуба, уменьшить концентрацию напряжения и избежать резонанса для ремня и трещин сети; регулярно проводить проверку магнитных частиц.
Контролируйте глубину карбюрирования на кончике зуба, выбирайте чистую сталь с высокой прочностью на перелом,избегайте прокалывания поверхности зуба, а также температуры сразу после гашения для отделения поверхности зуба от ядра; использовать ультразвуковое исследование для выявления дефектов.
V. Пластическая деформация
Пластическая деформация относится к постоянному изменению профиля зуба редуктора, что приводит к высоким вибрациям, аномальному шуму и плохим характеристикам решетки, в основном вызванным чрезмерным контактным напряжением.высокая температура и плохая смазка, когда материал претерпевает необратимую изменение формы.
5.1 Холодный поток
Происходит ниже температуры рекристаллизации, когда материал подталкивается/вытаскивается в направлении скольжения под высоким контактным давлением, что приводит к вмятинам поверхности и сильному округлению кончиков зубов;Холодная обработка - отверждение поверхностных и неземных материалов при высокой нагрузке.
5.2 Горячий поток
Происходит выше температуры рекристаллизации, при пластмассовом потоке материала редуктора под сочетанием высокой температуры и напряжения, что приводит к искажению размера и формы редуктора,в основном вследствие перегрузки или недостаточной смазки (накопление тепла при трении).
5.3 Всходы
Твердые инородные тела (металлические или остатки) на поверхности зубной сетки образуют впадины или ямы на поверхности движущего зуба, что приводит к увеличению напряжения, снижению эффективности и аномальной вибрации.
5.4 Деформация проката
Высокое контактное напряжение, вызванное комбинированным движением проката и скольжения во время решетки передач, приводит к пластическим деформациям.которые могут вызывать трещины поверхности и смещение материала при распространении трещин.
5.5 Волнообразность
Периодическая волнообразная деформация поверхности движущего зуба с гребнями волн, перпендикулярными к направлению скольжения, и внешний вид рыбьей чешуи вдоль длины зуба.в основном происходит при низких скоростях из-за недостаточной эластогидродинамической масляной пленки, связанные с пластмассовым потоком при высоком контактном напряжении и граничной смазке.
5.6 Окрашивание
Образуется из-за износа поверхности/подповерхности и пластмассового потока, вызванного плохой смазкой, загрязнением смазочных материалов, неправильным выравниванием и перегрузкой, что приводит к увеличению шума,снижение эффективности и даже серьезные повреждения.
5.7 Урожайность филе кореня зуба
Постоянное изгибание зубов редуктора, когда напряжение на изгибание в корневом филе зуба превышает прочность материала.что приводит к значительным ошибкам наклона и разрушительным помехам между зубами сетки, и повышенный шум и вибрации.
5.8 Интерференции с корнем
Пластическая деформация, адгезия и абразия возникают на кончике зуба одной решетки и на корне зуба решетки для спаривания, вызванные недостаточной модификацией кончика/корня,геометрическая ошибка или неправильное расстояние от центра; перегрузка усугубит дефект, уменьшив просвет сетки, а поврежденная область может вызвать герцианскую усталость.
Профилактические меры
Уменьшить контактное напряжение, улучшить твердость поверхности/подповерхности и повысить точность наклона для холодного потока; выбрать материалы, устойчивые к высокой температуре и обеспечить достаточную смазку для горячего потока.
Использовать чистое высококачественное смазочное средство, устанавливать эффективные фильтры и уплотнительные коробки для уплотнения в разумных пределах для вмятины; применять рациональную смазку,выбор материала и обработка поверхности для деформации проката.
Обеспечивать надлежащую смазку, правильное выравнивание и отверждение поверхности мягких материалов для волнистости; гарантировать достаточную смазку, оптимизировать конструкцию передач и правильное выравнивание регулярно для гребня.
Выбирать материалы с более высокой прочностью, увеличивать радиус коренного филета зуба и применять отверждение поверхности (карбуризацию/нитрирование) для получения коренного филета зуба; избегать перегрузки.
Увеличить угол давления, проводить резку корней, добавить число зубов или увеличить расстояние центра для интерференции конца-корня; оптимизировать геометрические параметры редуктора и контролировать точность обработки.
VI. Перелом
Перелом - это наиболее распространенная форма сбоя передач, при которой зубная структура полностью повреждена и функция передачи теряется.переломы на прочность и переломы при ударе, отличающиеся по характеристикам перелома и факторам индукции.
6.1 Крупный перелом
Характеризуется быстрым распространением трещин без очевидных пластических деформаций, с яркой и зернистой макроскопической поверхностью перелома, плоской и перпендикулярной оси напряжения.Обычно это вызвано высокой нагрузкой или концентрацией напряжения., и возникает при более низком уровне напряжения, чем при дюктильном переломе.
6.2 Перекрестный перелом
Значительная пластическая деформация происходит до перелома материала, с очевидным натяжением или удлинением, а поверхность перелома имеет форму кубкового конуса, волокнистый и серый вид.На нерабочей стороне зубов передач может образоваться сдвижная губа., и материал поглощает большое количество энергии во время перелома.
6.3 Перелом при ударе
Вызывается внезапной высокой нагрузкой или ударом (перегрузкой или несчастным случаем), приводящим к внезапному перелому зубов передач без очевидного предшественника.Поверхность перелома плоская и перпендикулярна направлению основного напряжения натяжения, похожие на хрупкие переломы, вызванные чрезмерной нагрузкой, случайным ударом и внутренними дефектами материала.
Профилактические меры
Внедрить надлежащую термическую обработку для улучшения прочности материала и выбрать материалы с высокой прочностью и пластичностью для ломкости.
Используйте высокопрочные материалы с минимальными дефектами для дюктильного перелома.
Выбирать высококачественные материалы, проводить регулярные неразрушительные испытания и избегать перегрузки/случайного столкновения для повреждения при ударе.
Ключевое содержание
Неисправность редуктора является всеобъемлющим результатом материала, конструкции, процесса и условий эксплуатации..Ключевые принципы профилактики включают: рациональный выбор материала и обработка поверхности, оптимизированное конструктивное проектирование для снижения концентрации напряжения,строгий контроль процессов производства/тепловой обработкиДля различных форм сбоев,должны быть приняты целенаправленные меры по обнаружению и профилактике для повышения надежности и срока службы систем передач;.