Знание - Sanxin

Зъбните колела са основните компоненти на механичните трансмисионни системи и тяхната надеждност пряко влияе върху експлоатационния живот и безопасността на оборудването. Въпреки това, при висока скорост, тежки натоварвания или тежки работни условия, зъбните колела често се повреждат поради различни причини, като например счупване, което води до престой на оборудването или дори до инциденти, свързани с безопасността. Котловината също е често срещан вид повреда на зъбните колела, което може да намали ефективността на трансмисията, да увеличи шума и дори да причини пълна повреда на зъбните колела.

Тази статия разглежда основно режимите на повреди, причините, методите за откриване и превантивните мерки за счупване и точкова поява на зъбни колела, като предоставя референции за проектиране, производство и поддръжка на зъбни колела.

 

I. Повреда от счупване на зъбно колело

 

Според характеристиките и механизмите на счупване, счупванията на зъбните колела могат да бъдат класифицирани основно в следните видове:

 

1.1 Фрактура от умора

Характеристики: Пукнатините започват от корена на зъба или повърхността на зъба и постепенно се разширяват до счупване. Повърхността на счупването показва характеристики на „следи от плаж“ или „следи от черупки“.

Причини:

- Концентрация на напрежение при циклично натоварване (като например недостатъчен радиус на заобляне в основата на зъба).

- Вътрешни дефекти на материала (включвания, пори).

- Неправилна обработка на повърхността (като например неравномерна дълбочина на карбуризирания слой).

 

1.2 Фрактура от претоварване

Характеристики: Повърхността на счупването е грапава, без видима зона на разширение от умора и обикновено е еднократно счупване.

Причини:

o Моментно претоварване (като ударно натоварване или блокиран ротор).

o Недостатъчна проектна якост (твърде малък модул или ниска граница на провлачване на материала).

 

1.3 Крехко счупване 

Характеристики: Повърхността на счупване е гладка и има радиален или рибено-кръстовен модел, често срещан при зъбни колела при ниски температури или с висока твърдост.

Причини:

- Ниска жилавост на материала (напр. закален, но не отпуснат).

- Водородна крехкост (не се дехидрира след галванично покритие или киселинно промиване).

 

1.4 Корозия, умора и разрушаване

Характеристики: Повърхността на счупването е покрита с продукти от корозия, а пукнатините произхождат предимно от корозионни ями.

Причина:

o Зъбното колело е подложено на променливо напрежение в корозивна среда (като морска вода, киселинна мъгла).

 

 

II. Анализ на повреда от счупване на зъбно колело

 

2.1 Макроскопска инспекция

Морфология на повърхността на счупване: Наблюдава се дали има уморни набраздявания, вдлъбнатини или крехки характеристики по повърхността на счупване.

Произход на пукнатината: Определете точката на възникване на пукнатината (обикновено разположена в корена на зъба, повърхността на зъба или вътрешен дефект).

 

2.2 Микроскопски анализ

Металографско изследване: Проверка на структурата на материала (например дали закалените мартензитни частици са прегряти или дали има неметални включвания).

SEM/EDS анализ: Наблюдавайте микроструктурата на повърхността на фрактурата чрез сканираща електронна микроскопия и комбинирайте енергиен спектрален анализ, за да определите състава на корозията или включванията.

 

2.3 Изпитване на механични свойства

Изпитване за твърдост: За да се определи дали дълбочината на повърхностно закаления слой отговаря на стандарта (например, повърхностната твърдост на цементираните зъбни колела трябва да бъде от 58 до 62 HRC).

Изпитване за удар: За оценка на нискотемпературната жилавост на материала (особено за зъбни колела, използвани в студени среди).

 

2.4 Преглед на натоварването и условията на работа

Анализ на крайните елементи (FEA): За симулиране на силите върху зъбното колело и проверка дали зоните на концентрация на напрежение съответстват на произхода на пукнатините.

Данни за мониторинг на вибрациите: Проверете дали има някакви необичайни записи за вибрации или ударно натоварване преди повреда.