Analisis Kegagalan Gear: Pitting, Scuffing, Haus dan Patah Gigi — Data Tegasan dan Langkah Pembetulan

Kandungan

Empat mekanisme kerosakan menyumbang kepada majoriti kegagalan kotak gear: pitting, scuffing, haus abrasif dan patah gigi. Setiap satu meninggalkan tanda pada lokasi tertentu pada gigi, dan setiap satu bertindak balas terhadap langkah pembetulan yang berbeza. Oleh itu, diagnosis dibuat sebelum reka bentuk semula. Setelah mod disahkan, laluan penyelesaian biasanya salah satu daripada tiga: sahkan semula kapasiti beban terhadap GB/T 3480, ketatkan kawalan rawatan haba dan pengisaran, atau tingkatkan amalan pelinciran dan penapisan. Kebanyakan kegagalan yang muncul awal dalam perkhidmatan berpunca daripada salah satu daripada tiga bidang ini dan bukan daripada had bahan yang tidak dapat dielakkan.

1. Peta Lokasi Kerosakan: Empat Mod Bersebelahan

Sebelum sebarang pengukuran, kedudukan kerosakan pada gigi menyempitkan punca dengan ketara.

Pitting muncul sebagai lubang mengelupas berkelompok pada rusuk kerja. Scuffing menunjukkan alur yang dikimpal dan terkoyak sepanjang arah gelongsor. Haus abrasif menghilangkan bahan secara seragam di seluruh rusuk. Patah adalah fraktur lengkap atau separa yang bermula pada fillet akar.

2. Kerosakan Rusuk: Pitting dan Scuffing

2.1 Pitting: Tegasan Sentuhan Melebihi Had

Tekanan mampatan serta-merta di mana dua gigi bersentuhan adalah tegasan sentuhan. Ia dinilai dengan formula Hertz seperti yang dinyatakan dalam GB/T 3480, yang secara teknikalnya setara dengan ISO 6336. Pitting biasanya bermula berhampiran garis pic kerana halaju gelongsor di situ paling rendah dan membina filem minyak pemisah paling sukar.

Untuk gear keluli, tegasan sentuhan yang dibenarkan ditentukan oleh bahan dan rawatan habanya. Di bawah beban berdenyut, nilai jadual yang diterbitkan adalah kira-kira:

Ambil pasangan yang beroperasi pada 750 MPa. Dengan 20CrMnTi, margin yang tinggal hampir dua kali ganda; dengan 40Cr, tegasan berada hampir pada siling. Tork yang dihantar sama, hayat perkhidmatan sangat berbeza.

Kerja pembetulan berjalan dalam tiga baris:

• Ubah saiz atau pilih semula bahan supaya tegasan yang dikira jatuh di bawah angka yang dibenarkan.
• Pastikan sistem pelinciran sihat, kerana apabila tegasan menghampiri had, keadaan filem menentukan hayat.
• Tingkatkan kekerasan permukaan, yang secara langsung menaikkan tegasan yang dibenarkan.

Faktor keselamatan yang perlu disasarkan pada tegasan sentuhan, SH: 1.0–1.3 untuk mesin biasa, 1.3–1.6 untuk pemacu di mana masa henti mahal.

2.2 Scuffing: Kimpalan Diikuti oleh Koyakan

Apabila tekanan dan kelajuan mengatasi filem, asperiti bersentuhan, berkimpal bersama dan kemudian dikoyakkan, meninggalkan alur tercalar. Ini adalah scuffing. Ia mengancam kedua-dua unit kelajuan rendah berbeban berat dan unit kelajuan tinggi. Suhu kilat adalah pembolehubah pengawal. Minyak mineral hilang keberkesanan apabila suhu kilat melepasi kira-kira 120–180°C; cecair sintetik menahan nilai yang lebih tinggi.

Langkah pencegahan praktikal merangkumi pilihan minyak dan geometri: pilih pelincir yang dirumus dengan aditif EP berasaskan sulfur dan fosforus; kekalkan kekasaran rusuk di bawah Ra 0.4 supaya lebih sedikit mikro-asperiti bersentuhan; tingkatkan kekerasan permukaan. Gear bernitrida, yang mempamerkan pekali geseran rendah pada permukaan, juga digunakan dalam aplikasi ini.

3. Patah Akar: Tegasan Lentur, Kejutan dan Bakar Pengisaran

Tegasan lentur pada akar adalah tegasan tegangan yang ditanggung oleh gigi di bawah beban. Melebihi had bahan dan gigi patah pada akar. Terdapat dua bentuk berbeza: fraktur keletihan, yang terkumpul sepanjang banyak kitaran, dan fraktur beban berlebihan, yang berlaku selepas satu peristiwa teruk. Di mana kejutan hadir, faktor aplikasi KA mencapai 1.5–2.0, dan tugas sedemikian tidak boleh dianggap sebagai berjalan lancar.

Dua faktor tersembunyi dalam proses pemesinan. Yang pertama ialah jejari fillet akar. Pemotong jenis rak standard menghasilkan jejari hampir 0.38m; jejari yang lebih ketat menumpukan tegasan. Beralih kepada pemotong jejari penuh menurunkan faktor bentuk YF kira-kira 5%, dan tegasan lentur turut menurun. Yang kedua ialah bakar pengisaran. Suapan terlalu banyak atau penyejukan tidak mencukupi semasa pengisaran gear boleh melembutkan, atau dalam kes teruk mengeraskan semula, lapisan permukaan, meninggalkan tegasan tegangan sisa yang diukur dalam ratusan MPa; hayat keletihan lentur kemudian menurun dengan ketara. Ujian bunyi Barkhausen (kaedah magnetoelastik) dan punaran nital adalah laluan pengesanan yang diterima. Untuk pengisaran kemasan, suapan biasanya dihadkan kepada 0.005–0.01 mm setiap laluan.

Peening tembakan adalah penyelesaian standard. Ia meletakkan tegasan sisa mampatan kira-kira 300–600 MPa ke dalam lapisan permukaan pada akar, yang mengimbangi sebahagian tegasan tegangan yang dilihat oleh gigi dalam perkhidmatan. Gear dikarbur paling banyak mendapat manfaat, kerana akarnya sudah keras.

4. Haus Abrasif: Kebanyakannya Masalah Kebersihan Minyak

Zarah keras seperti habuk atau serpihan pemesinan masuk ke dalam jaringan dibawa oleh pelincir dan memotong ke dalam rusuk. Gear baru melalui peringkat larian masuk di mana kira-kira 0.005–0.02 mm bahan haus sebelum keadaan mantap dicapai. Jika kebersihan minyak lemah, kadar haus meningkat dengan curam, profil gigi berubah, dan kedua-dua bunyi dan kelegaan belakang merosot.

Kebersihan dikelaskan di bawah ISO 4406. Kod 17/15/12, sebagai contoh, sepadan dengan 1300–2500 zarah melebihi 4 µm dalam setiap mililiter. Langkah pencegahan tidak rumit: padankan penarafan penapis dengan keperluan, kedapkan perumahan, dan tukar minyak mengikut jadual. Kaedah pelinciran juga penting — pelinciran percikan sesuai untuk kelajuan sederhana dan rendah, manakala kelajuan tinggi dan beban berat memerlukan bekalan jet paksa.

5. Aliran Kerja Pemilihan dalam Enam Langkah

1. Sahkan kekuatan. Kira faktor keselamatan sentuhan dan lentur mengikut GB/T 3480, menyasarkan SH/SF 1.0–1.3 untuk mesin am atau 1.3–1.6 untuk pemacu kritikal.
2. Tetapkan faktor aplikasi. KA 1.0–1.25 untuk beban seragam, 1.25–1.5 untuk kejutan sederhana, 1.5–2.0 untuk kejutan berat.
3. Pilih bahan berdasarkan risiko kegagalan dominan. Untuk pitting, permukaan lebih keras melalui pengkarburan atau penitridaan; untuk patah, sahkan kekuatan akar dan pertimbangkan peening tembakan; untuk scuffing, nyatakan minyak EP.
4. Pilih pendekatan pelinciran. Percikan untuk kelajuan sederhana dan rendah, jet paksa untuk kelajuan tinggi dan beban berat, dengan gred minyak ditetapkan oleh kelikatan ISO VG.
5. Tetapkan sasaran kebersihan mengikut ISO 4406 dan uji minyak pada selang yang ditetapkan.
6. Tetapkan gred ketepatan. Gigi yang digilap mencapai DIN 5–6; hob dan shaving mencapai DIN 7–8. Ketepatan mengawal taburan beban dan seterusnya hayat perkhidmatan.

Lengkapkan pemeriksaan kekuatan sebelum membincangkan butiran proses, dan arahkan perbelanjaan kepada faktor pengehad. Apabila margin ketat, besarkan modul atau lebar muka dahulu; tukar bahan kedua.

6. Apa yang PinyiGear Hasilkan

PinyiGear menghasilkan gear spur dan heliks mengikut lukisan; julat modul, diameter luar dan gred ketepatan tertakluk kepada apa yang dinyatakan pada lukisan. Gred bahan yang dinyatakan pada lukisan dikendalikan secara dalaman, disokong oleh rawatan haba dan pemeriksaan mengikut keperluan lukisan, dengan bakar pengisaran dikawal di bawah kawalan proses.

• Produk gear spur
• Produk gear heliks
• Keupayaan pembuatan

Bekalkan data tugas anda — kuasa, kelajuan, tahap kejutan dan keadaan pelinciran — dan pasukan kejuruteraan akan mengembalikan pemeriksaan kekuatan dan sebut harga setelah data tersebut disemak. Tentukan mod kegagalan yang sedang berlaku terlebih dahulu; arah pembetulan mengikutinya.

Hantar data tugas anda melalui laman web PinyiGear atau gunakan halaman semakan kejuruteraan untuk meminta pengiraan kekuatan dan cadangan proses secara percuma.