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齿轮常见的失效形式有哪些?

发布时间:2025-02-28
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齿轮常见的失效形式主要有以下几种:
轮齿折断
疲劳折断:齿轮在传递动力时,齿根处会产生较大的弯曲应力,且该应力是按脉动循环变化的。在多次重复载荷作用下,齿根处会产生疲劳裂纹,随着裂纹的逐渐扩展,终导致轮齿折断。这种失效形式通常发生在齿根受拉一侧,是闭式软齿面齿轮传动常见的失效形式之一。
过载折断:当齿轮受到突然的严重过载,如冲击载荷或错误的操作等,轮齿所承受的应力超过了材料的极限强度,会导致轮齿瞬间折断。这种情况多发生在齿宽较小、模数较大的齿轮或脆性材料制成的齿轮上。
齿面磨损
磨粒磨损:齿轮在工作过程中,如果润滑油中混入了杂质颗粒,如灰尘、金属屑等,或者齿轮工作环境中有磨粒存在,这些磨粒会在齿轮啮合过程中,在齿面间起研磨作用,使齿面材料逐渐磨损,导致齿厚减薄,齿形精度降低,终影响齿轮的传动性能。这种失效形式在开式齿轮传动中较为常见。
跑合磨损:新安装的齿轮在开始运转时,由于齿面微观表面粗糙度较大,实际接触面积较小,单位面积压力较大,齿面间会发生轻微的磨损,使齿面逐渐磨合,接触状况得到改善。跑合磨损是一种正常的磨损过程,但如果跑合时间过长或跑合条件不当,也可能导致过度磨损。
齿面胶合
热胶合:在高速重载的齿轮传动中,齿面间的压力大、相对滑动速度高,会产生大量的摩擦热,使齿面温度急剧升高。当温度达到一定程度时,齿面间的润滑油膜会破裂,使两齿面金属直接接触并相互粘连,在随后的相对运动中,较软的齿面金属会被撕下,形成沿滑动方向的撕裂痕迹,即发生热胶合。
冷胶合:在低速重载的齿轮传动中,由于齿面间的油膜不易形成,齿面间的金属直接接触面积较大,在较大的压力作用下,齿面金属也会发生粘连和撕脱现象,称为冷胶合。
齿面点蚀
齿面在接触应力的反复作用下,当接触应力超过材料的接触疲劳极限时,齿面表层会产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的扩展,裂纹内会渗入润滑油,在齿轮继续运转时,由于润滑油的挤压作用,裂纹会进一步扩展,最终导致齿面表层金属脱落,形成麻点状凹坑,即点蚀。点蚀通常首先出现在节线附近的齿根表面上,因为此处相对滑动速度小,不易形成油膜,接触应力较大。
齿面塑性变形
在重载作用下,齿面材料因屈服而产生塑性流动,导致齿面形状发生改变。对于硬度较低的齿面,当受到过大的载荷时,齿面金属会沿着摩擦力的方向产生塑性变形,出现齿面凸棱、凹沟等现象。主动轮齿面的塑性变形常出现在节线附近的齿顶部分,形成凹沟;从动轮齿面的塑性变形则常出现在节线附近的齿根部分,形成凸棱。
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