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齿轮啮合力和高速轴行星轴承载荷以及环板的拉压、弯曲变形疲劳失效

齿轮啮合力和高速轴行星轴承载荷以及环板的拉压、弯曲变形疲劳失效

发布日期:2017-03-30 00:00 来源:http://www.dlchilun.com 点击:

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    减速器中各运动副处的受力及各关键零部件的弹性变形。给出齿轮啮合力和高速轴行星轴承载荷以及环板的拉压、弯曲变形。两高速轴行星轴承的载荷呈周期性变化,各相间也近似呈120相位差。另外,输入轴行星轴承的载荷状况远高于支撑轴行星轴承的载荷,表明前者的受力状态明显较后者恶劣,实测数据完全一致。推断环板式减速器应用中出现的行星轴承早蚀现象应该是由于输入轴行星轴承恶劣的载荷状况造成的。另一方面,环板的结构决定了行星轴承的选择余地较小,特别是计入少齿差行星传动的多齿弹性啮合效应后,齿轮承载能力的提高与行星轴承使用寿命间的矛盾将进一步加剧,筛沙机这一现象必须引起设计者的足够重视。在获知各轴承载荷的情况下,可以进一步计算减速器箱体作用于机座上的摆动力矩。

  

    水平方向垂直方向用于机座上的摆动力矩在水平方向和竖直方向均呈周期性变化,且二者的变化规律类似;就其幅值而言,水平方向要略高于竖直方向。当减速器上作用有上述周期性变化的力矩时,必然会引起箱体的振动,而这正是造成三环减速器振动的主要原因。从高速轴行星轴承的载荷可反求出该环节的弹性变形。经计算可知输入轴行星轴承最大变形为7610-2mm,支撑轴行星轴承的最大变形为4410-2mm.的变形。显然,三相机构环板的拉压变形和弯曲变形的变化规律基本相同,只是幅值和相位存在一定差异。 


    齿面的有效硬化层深度及硬度均正常,但齿轮心部硬度处于标准(HRC30一45)的下限,齿轮硬度梯度变化较快,降低齿抗弯曲强度。金相分析轮齿心部组织以粒状贝氏体为主,组织粗大,说明热处理时加热温度过高。渗碳淬火热处理后渗层组织存在非马氏体组织,与心部组织没有达到最佳的状态有关系,这样降低了该齿轮材料的抗弯曲疲劳强度,以至于在复杂的工况下,容易发生早期的疲劳失效。行星差动一轮齿表面啮合区出现的浅层剥落现象表明该材料局部存在较大非金属夹杂。


    组装质盆分析在啮合检查时,发现部分齿啮合点靠近锥齿轮小端,啮合点偏近轴点,不符合啮合点距大端60左右区域的要求。因此在相同力矩传递时,靠近小端应力负荷高,导致小端齿端易受损伤。失效主要原因根据以上分析研究,齿轮失效的主要原因可概括为:(l)齿轮断裂失效为典型的过载弯曲疲劳失效;(2)齿轮装配时,调整不当,造成啮合点近小端,未达到标准要求,使齿尖局部过载;(3)齿轮材料选择日本SCM420H,相对于国标20crM。,力学性能,必、硬度等相对不足;(4)原始材料中存在偏析,经过渗碳淬火后,在渗层组织中就出现马氏体和非马氏体的混合组织,心部组织以粒状贝氏体为主,大连齿轮加工组织较粗大,该组织影响了材料韧性,造成抗弯曲疲劳性能不佳。齿根心部偏软、渗碳层硬度梯度变化较快,局部渗碳硬化层深度不够,造成渗碳层易剥落。重新设计组装及保护措施为排除故障,针对齿轮的失效原因,对齿轮进行重新设计、组装,并增加了安全保护措施。齿轮参数重新设计由于齿轮强度不足引起过载弯曲疲劳失效,因此对齿轮的模数、齿宽等进行了重新设计。


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