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齒輪嚙合力和高速軸行星軸承載荷以及環板的拉壓、彎曲變形疲勞失效

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發布日期:2017-03-30 00:00 來源:http://www.781468.live 點擊:

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    減速器中各運動副處的受力及各關鍵零部件的彈性變形。給出齒輪嚙合力和高速軸行星軸承載荷以及環板的拉壓、彎曲變形。兩高速軸行星軸承的載荷呈周期性變化,各相間也近似呈120相位差。另外,輸入軸行星軸承的載荷狀況遠高于支撐軸行星軸承的載荷,表明前者的受力狀態明顯較后者惡劣,實測數據完全一致。推斷環板式減速器應用中出現的行星軸承早蝕現象應該是由于輸入軸行星軸承惡劣的載荷狀況造成的。另一方面,環板的結構決定了行星軸承的選擇余地較小,特別是計入少齒差行星傳動的多齒彈性嚙合效應后,齒輪承載能力的提高與行星軸承使用壽命間的矛盾將進一步加劇,篩沙機這一現象必須引起設計者的足夠重視。在獲知各軸承載荷的情況下,可以進一步計算減速器箱體作用于機座上的擺動力矩。

  

    水平方向垂直方向用于機座上的擺動力矩在水平方向和豎直方向均呈周期性變化,且二者的變化規律類似;就其幅值而言,水平方向要略高于豎直方向。當減速器上作用有上述周期性變化的力矩時,必然會引起箱體的振動,而這正是造成三環減速器振動的主要原因。從高速軸行星軸承的載荷可反求出該環節的彈性變形。經計算可知輸入軸行星軸承最大變形為7610-2mm,支撐軸行星軸承的最大變形為4410-2mm.的變形。顯然,三相機構環板的拉壓變形和彎曲變形的變化規律基本相同,只是幅值和相位存在一定差異?!?/span>


    齒面的有效硬化層深度及硬度均正常,但齒輪心部硬度處于標準(HRC30一45)的下限,齒輪硬度梯度變化較快,降低齒抗彎曲強度。金相分析輪齒心部組織以粒狀貝氏體為主,組織粗大,說明熱處理時加熱溫度過高。滲碳淬火熱處理后滲層組織存在非馬氏體組織,與心部組織沒有達到最佳的狀態有關系,這樣降低了該齒輪材料的抗彎曲疲勞強度,以至于在復雜的工況下,容易發生早期的疲勞失效。行星差動一輪齒表面嚙合區出現的淺層剝落現象表明該材料局部存在較大非金屬夾雜。


    組裝質盆分析在嚙合檢查時,發現部分齒嚙合點靠近錐齒輪小端,嚙合點偏近軸點,不符合嚙合點距大端60左右區域的要求。因此在相同力矩傳遞時,靠近小端應力負荷高,導致小端齒端易受損傷。失效主要原因根據以上分析研究,齒輪失效的主要原因可概括為:(l)齒輪斷裂失效為典型的過載彎曲疲勞失效;(2)齒輪裝配時,調整不當,造成嚙合點近小端,未達到標準要求,使齒尖局部過載;(3)齒輪材料選擇日本SCM420H,相對于國標20crM。,力學性能,必、硬度等相對不足;(4)原始材料中存在偏析,經過滲碳淬火后,在滲層組織中就出現馬氏體和非馬氏體的混合組織,心部組織以粒狀貝氏體為主,大連齒輪加工組織較粗大,該組織影響了材料韌性,造成抗彎曲疲勞性能不佳。齒根心部偏軟、滲碳層硬度梯度變化較快,局部滲碳硬化層深度不夠,造成滲碳層易剝落。重新設計組裝及保護措施為排除故障,針對齒輪的失效原因,對齒輪進行重新設計、組裝,并增加了安全保護措施。齒輪參數重新設計由于齒輪強度不足引起過載彎曲疲勞失效,因此對齒輪的模數、齒寬等進行了重新設計。


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