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文檔簡介
1、你應(yīng)該綜合考慮以下問題:1.齒輪的材料是否達到要求2.齒輪加工的精度是否達到要求,所以就要對齒輪的參數(shù)進行全面的檢查齒形齒向,齒根掃描3.軸承是否合格4.熱處理后齒根的硬度5.是否發(fā)生根切齒輪磨損可能存在的情況1、材質(zhì)問題2、熱處理問題3、加工齒形不正確4、受力偏載5、過載或本身強度不夠6、潤滑不好齒輪損壞的主要原因大致分為:磨損;起麻點、剝落、滲碳層碎裂;疲勞;撞擊;波紋、起棱和冷變形。大多數(shù)齒輪的損壞是因為齒輪載荷過大,或者因不正確的換檔或操縱離合器引起撞擊或震動載荷。如果一個齒輪內(nèi)部有缺陷,只有通過金相檢查才能確定。 磨損磨損是表面材料從齒輪上的去除。它可能是緩慢的,如劃傷,或是迅速的,
2、如擦傷。磨損有三種型式:粘附磨損由金屬與金屬接觸,并且表面粘接到一起而后撕離所造成原因可能是潤滑油不足,或齒輪沒有正確嚙合。磨料磨損 由外界顆粒,如灰塵和砂粒造成。腐蝕磨損 由污染的潤滑油或者添加劑產(chǎn)生的對齒輪表面的化學(xué)侵蝕。 圖1是一種粘附型磨損,可能的起因是潤滑油不足,或是齒輪嚙合不正確。 圖2 中齒輪齒面的中等磨損使工作的節(jié)線變得清晰可見(箭頭所指)。這種磨損是由于潤滑油中磨料引起的。 圖3 中齒輪因為潤滑油不足在重壓力下造成金屬與金屬直接接觸而產(chǎn)生刻傷。磨損表面上的水平線是節(jié)線(箭頭所示)。 圖4 中刻傷的早期階段在齒輪上部顯示出斑點的渡霜似樣式損傷在這個階段是輕微的。 圖5重的刻傷發(fā)
3、生在節(jié)線以上和以下,通常損傷會迅速發(fā)展致使齒輪不能使用。 圖6是一種磨料磨損。 圖7是一個特別嚴重的磨損,齒輪齒的大部分已經(jīng)由于潤滑油中磨料顆粒的積聚而磨掉。 圖8是腐蝕磨損,由潤滑油中的污染物或添加劑引起的。 圖9 所示的齒輪表面是因受化學(xué)作用而損傷的。這種磨損將要繼續(xù)下去,直到齒輪不能使用為止。化學(xué)磨損是由污染的潤滑油、潤滑油的混合物或添加劑造成的。 起麻點、剝落和滲碳層碎裂起麻點是一種疲勞缺陷,當(dāng)齒輪上有小顆粒從齒面脫落后出現(xiàn)。當(dāng)嚙合齒輪的表面進入接觸狀態(tài)時,這些表面上的反復(fù)應(yīng)力能造成麻點。它們沿接觸線開始,這里是配合零件的齒上壓力最大的地方,一般是由于載荷過大造成的疲勞裂紋常常在麻點區(qū)
4、開始剝落是麻點進一步發(fā)展的嚴重形式,齒輪的一部分可能裂掉。滲碳層碎裂通常表現(xiàn)為沿齒面裂開的裂紋。它常常是由過大的工作載荷造成的。 圖10 所示偏軸小齒輪中的“修正”麻點是由很小的坑穴組成的,這些坑穴不會發(fā)展到超過起初階段的樣子,并且常常會“痊愈”變好的。 圖11 中的麻點在螺旋面的外端(此圖中齒輪的右邊)開始,原因是中心線稍有失調(diào),麻點慢慢地向齒的中部進展最后停止進展,表面開始拋光,表示載荷沿齒面分配變得更均勻了這種麻點是無害的。 與上述相反,圖12 中所示有害的麻點是因載荷過大而造成的。 圖13麻點毀壞齒輪的齒面。 圖14 中的麻點發(fā)生在齒根接觸處,沉重的接觸發(fā)生在麻點位置,因為超載荷齒沒有
5、正確嚙合。 圖15 中的驅(qū)動小齒輪出現(xiàn)嚴重的麻點和剝落,輪齒徹底毀壞。 圖16滲碳層(硬化的表面)壓碎,表現(xiàn)在該錐形齒輪接觸表面上是縱長的裂紋主要的裂紋從滲碳層心部結(jié)構(gòu)的深處開始,慢慢向表面延伸。 滲碳齒輪(用加熱表面、轉(zhuǎn)變成高碳鋼而后淬火硬化的齒輪)滲碳層壓碎的初始形式見圖17 左側(cè),最后的階段見圖17 的右側(cè)。這個齒輪是由于超載荷造成的,需要作金相分析斷定失效的可能原因。 疲勞疲勞疲勞一般是由于重復(fù)的、過大的載荷造成的,它常常是在齒輪齒根或靠近齒根處斷裂。疲勞缺陷可能是從特別高的負荷造成的小裂紋開始,并且在正常使用狀態(tài)下繼續(xù)發(fā)展,直到齒輪失效 圖18是齒輪的典型疲勞缺陷,其特點是有光滑的地
6、方它是由重的載荷或震動載荷(不正確的換檔和操縱離合器)造成的。 圖19 所示齒輪有齒發(fā)生根部疲勞破壞。 圖20是一個從齒根圓角伸展到齒輪中心孔的疲勞裂紋,需要金相的檢查以確定造成缺陷的起因。 圖21是在齒輪的若干齒上,由于重復(fù)的重載荷引起的斷折的情況。標(biāo)有“A ”字的齒看來是由于疲勞裂紋首先折斷的(注意光滑、似夭鵝絨般的地帶)。 圖22是另一疲勞斷折的情況。箭頭指明裂紋在斷折處左邊緣開始,那里有一個小坑,靠近齒受壓側(cè)嚙合區(qū)的底部。緊靠裂源(箭頭指處)旁的地區(qū)受到充分的磨擦,說明裂紋起初發(fā)展緩慢。 圖23 所示為表面硬化齒輪(齒的外表面硬化)的疲勞斷裂,開始于齒根處,出現(xiàn)在齒的兩側(cè)(箭頭所指)向
7、齒的中部發(fā)展會合。可能需要進行冶金試驗來斷定缺陷的起因。 圖24 中行星齒輪的大部分齒頂已碎掉。作業(yè)載荷產(chǎn)生的應(yīng)力在這個點引起裂紋。最后,可能是由于疲勞,這些裂紋繼續(xù)發(fā)展,直到齒的表面。如果這是在短的使用之后發(fā)生的,可能表面硬化深度過大,需要作金相檢查來作出判斷。 撞擊撞擊缺陷一般地是由粗暴操縱產(chǎn)生的沉重載荷引起的。通常發(fā)生在齒根或近齒根處,并斷折的表面呈灰色粒狀,沒有缺陷發(fā)展過程的痕跡。 圖25 所示為滲碳齒輪齒角被敲壞和碎落的情況,齒角在破斷之前受到重復(fù)的撞擊,潛留下許多表面斷折的特性。多半是由于不正當(dāng)?shù)膿Q檔引起了這種缺陷。 圖26 所示硬化的齒輪為斷面上呈現(xiàn)灰色顆粒狀外觀的典型的撞擊缺陷
8、。它沒有疲勞斷折的光滑外觀的特征。這種缺陷多半是由于不止當(dāng)?shù)牟倏v離合器或不正當(dāng)?shù)膿Q檔造成的。 波紋、起棱和冷變形波紋、起棱和冷變形較少發(fā)生,并且破壞性似乎也較小。它們顯示的是材料發(fā)生變化和表面變形的一種表面狀態(tài)。 圖27 所示齒輪,表面上有波紋,是在硬化的偏軸傘齒輪上產(chǎn)生波紋的典型狀態(tài)。波紋一般出現(xiàn)在高載荷的齒輪上。 圖28 所示硬化齒輪起棱可能是由于超載荷造成的。 圖29 所示為中等硬度齒輪的冷變形推進階段的情況。這種齒輪比表面硬化的齒輪更易于產(chǎn)生冷變形。材料己經(jīng)翻卷到輪齒頂邊之上,結(jié)果齒輪的齒型損壞。重載荷多半是引起這種金屬移動的原因。 圖30 所示為中等硬度齒輪由于碾壓和敲擊作用而造成的
9、表面變形。這個齒輪很可能是受到超載荷,并且在有了初步的損傷之后長期使用,造成表面敲壞。 齒輪用鋼 鋼種 C、 Is 、Man、 Cr 、Ni、 Mo、 Ti、 42CrMo: 0.38-0.45 、0.17-0.37 、0.50-0.80、 0.90-1.20、 0.30、 0.15-0.25。 20CrMnTiH: 0.17-0.23、 0.17-0.37、 0.80-1.10 、1.0-1.30 、0.30 、 0.04-0.10 用途: 42CrMo:強度、淬透性高、韌性好、淬火時變形小、高溫時有高的蠕變強度和持久強度。用于制造要求較35CrMo鋼強度更高和調(diào)質(zhì)截面更大的鍛件,如機車牽引
10、用的大齒輪、增壓器傳動齒輪、壓力容器齒輪、后軸、受載荷極大的連桿及彈簧夾也可用于 2000m以下石油深井鉆桿接頭與打撈工具,并且可以用于折彎機的模具等。 20CrMnTiH:是性能良好的滲碳鋼、淬透性較高、經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部,具有較高的低溫沖擊韌性,焊接性中等。正火后可切削性良好。用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件。如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。 是18CrMnTi的代用鋼。廣泛用作滲碳零件。42CrMo熱處理 退火760±10退火爐冷至400空冷。 HB220-230 正火860±10正火出爐空冷。 調(diào)質(zhì)84
11、0±10淬水或油視產(chǎn)品型狀復(fù)雜程度680-700度回火。 HB<217 調(diào)質(zhì)840±10淬油再470度回火處理。 HRC41-45 調(diào)質(zhì)840±10淬油再480度回火處理。 HRC35-45 調(diào)質(zhì)850淬油再510度回火處理。 HRC38-42 調(diào)質(zhì)850淬油再500度回火處理。 HRC40-43 調(diào)質(zhì)850淬油再510回火處理。 HRC36-42 調(diào)質(zhì)850淬油再560回火處理。 HRC32-36 調(diào)質(zhì)860淬油再390度回火處理。 HRC48-52三、硬度換算公式 1.肖氏硬度(HS)=勃式硬度(BHN)/10+12 2.肖式硬度(HS)=洛式硬度(HR
12、C)+15 3.勃式硬度(BHN)= 洛克式硬度(HV) 4.洛式硬度(HRC)= 勃式硬度(BHN)/10-3硬度換算表HVHRCHBSHVHRCHBSHVHRCHBS940685605330029.828492067.555052.350529529.22809006754051.749629028.527588066.453051.148828527.827086065.952050.548028027.126584065.351049.847327526.426182064.750049.146527025.62568006449048.445626524.825278063.3480
13、47.74482602424776062.547046.944125523.124374061.846046.143325022.22387206145045.342524521.323370060.144044.541524020.322869059.743043.64052301868059.242042.739722015.767058.841041.838821013.466058.340040.83792001165057.839039.83691908.564057.338038.8360180663056.837037.7350170362056.336036.634116006
14、1055.735035.533160055.234034.432259054.733033.331358054.132032.230357053.6310312941提高承載能力和壽命,增加中心距。中心距是決定齒輪副承載能力的主要參數(shù)之一,齒面接觸應(yīng)力與齒輪副的中心距成反比。但往往受軋機結(jié)構(gòu)尺寸的限制。鑒于生產(chǎn)上為提高軋制速度,防止斷輥,已將軋機最大輥徑由540m m增 加到580m m,因此按工藝要求將中 心距 由50Om m增大到540m m。這樣,既可使梅 花接軸傾角減小,平緩沖擊,降低磨 損和 噪音,又可延長其使用壽命。合理選材。對于重載齒輪必須采用強度高、淬透性好及具有良好綜合機械性
15、能的高合金鋼才能滿足要求。由于該齒輪座工況惡劣、沖擊大、負荷高,因此決定采用34CrNi3Mo優(yōu)質(zhì)齒輪鋼。采用中硬齒面調(diào)質(zhì)技術(shù)。齒面接觸強度的承載能力與硬度的平方成正比,彎曲強度的承載能力與硬度的1次方成正比。所以,提高齒面硬度是提高齒輪承載能力、延長使用壽命的有效途徑。國外滲碳淬火后磨齒的硬齒面技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。從國內(nèi)重載齒輪的發(fā)展方向看,調(diào)質(zhì)齒輪已向中硬齒面發(fā)展。以往的齒輪表面感應(yīng)淬火處理會使輪齒變形,需要磨齒,成本高。對于大模數(shù) 齒輪,由于缺乏淬火設(shè)備,常用火焰淬火代替,淬火質(zhì)量不易保證,從而使得齒輪出現(xiàn)早期點蝕和剝落,承載能力和壽命不高。因此,決定采取中硬齒面調(diào)質(zhì)最后精滾齒的齒輪制造
16、技術(shù),齒面硬度達到H B32o350。提高齒輪制造精度。硬齒面齒輪跑合性差,因而在提高硬度的同時還必須提高其精度。由于低精度高硬度的齒輪因應(yīng)力集中等原因更易出現(xiàn)早期點蝕和剝落,致使承載能力和使用壽命都很低。故新設(shè)計的齒輪軸中間留有退刀槽,以便采用滾齒加工來提高制造精度,使其達到8-8-7級。應(yīng)用齒輪修形新技術(shù)。對齒輪進行齒形修緣(齒頂?shù)菇?和齒向修形在國外已是成熟技術(shù),應(yīng)用廣泛。國內(nèi)正在積極推廣。通過齒頂修緣可減少齒輪嚙合時的撞擊和噪音,提高抗膠合能力,齒向修形分為齒端倒角形和全齒面鼓形兩種修形方法。齒向修形可改善由于齒輪傳動系統(tǒng)的彈性變形、熱變形以及制造誤差所渴睡的齒寬方向的不良接觸和載荷不均。經(jīng)齒向修形的齒輪,其接觸率顯著提高。選用新型潤滑劑。低速重載齒輪油膜形成條件差,必須選擇粘度高、油性和極壓性能好的潤滑劑。由于該齒輪座的齒面接觸應(yīng)力已高達800MPa以上,故此決定選用粘度高、具有良好極壓耐磨性、抗乳化性、氧化安定性及防峨性能的N 320極壓工業(yè) 齒輪油。新增梅花頭套熱裝到齒軸端,采用35crM。合金鋼調(diào)質(zhì)處理后沿梅花頭凹部進行表面淬火,并在凹部軸肩處增加圓弧過渡,減小應(yīng)力集中,避免因梅花頭過早損壞或斷裂而使
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