1.磨损失效的形式与原因
(1)从微观角度划分
从微观角度,根据不同的磨损机理,可将齿轮的磨损划分为四个基本类型:磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。磨粒磨损主要是梨沟和微观切削作用;粘着磨损与表面分子作用力和摩擦热密切相关;疲劳磨损是在循环应力作用下表面疲劳裂纹萌生和扩展的结果;而腐蚀磨损则是由环境介质的化学作用产生。在实际的磨损现象中,通常是几种形式的磨损同时存在,而且一种磨损发生后往往诱发其他形式的磨损。例如,齿轮疲劳磨损的磨屑在啮合的两齿面间移动,类似于研磨作用,会引起接触齿面的磨粒磨损,而磨粒磨损所形成的洁净表面又可能增大分子的粘附力,从而引起粘着磨损,同时轮齿材料的分子由于氧化作用或与周围介质发生化学变化,又可导致腐蚀磨损的产生。齿轮的微动磨损就是一种典型的复合磨损。在微动磨损过程中,可能出现粘着磨损、腐蚀磨损、磨粒磨损和疲劳磨损等多种磨损形式。随着工况条件的变化,不同形式磨损的主次不同。
(2)从宏观角度划分
从宏观角度,根据不同的磨损损伤现象,齿轮的磨损主要包括:齿面磨损、擦伤、点蚀、裂纹、剥落和胶合。齿面磨损主要是由接触的两齿面的相对滑动引起的齿面耗损现象;擦伤是由于梨沟作用而在摩擦齿面上产生沿摩擦方向的沟痕和磨粒的现象;点蚀是在接触应力的反复作用下,由于金属疲劳破坏而形成齿面凹坑的现象;剥落是齿面由于变形强化而变脆,在载荷作用下产生微观裂纹随后脱落的现象;裂纹主要是由于交变应力的反复作用或局部应力过高而造成的材料局部破裂的现象。胶合是当粘着效应使表面粘结点具有较高的连接强度时,剪切破坏发生在层内一定深度,而导致两齿面咬死的严重磨损的现象。由于齿轮工作工程中,多种影响因素共同作用,因而也可能同时存在几种的磨损损伤现象。
2.设计时防止磨损失效的措施:
影响齿轮磨损性能的因素众多,为了避免或减少齿轮使用过程中的磨损损伤,在设计和使用的过程中应注意从1)材料性能,2)硬度,3)表面粗糙度,4)润滑,5)载荷与速度,6)散热,7)变位设计,8)转子系统动力学等方面考虑。
3.其他失效形式:
1)由于弯曲强度不够而轮齿从齿根折断。设计时可最大齿根圆半径;最大轴的刚度使接触线上载荷均匀;采用热处理使轮芯具有足够韧性;对齿根进行表面的喷丸、滚压强化处理。
2)齿面塑性变形。设计时应提高齿面硬度,采用高粘度或加有极压添加剂的润滑油