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内齿轮常见的失效形式有哪些?

内齿轮在工作过程中,可能会出现多种失效形式,以下是常见的几种:

齿面磨损

产生原因:主要是由于齿面间的相对滑动摩擦导致的。在齿轮传动过程中,内齿轮与相啮合的外齿轮齿面之间存在相对滑动,随着工作时间的增加,这种滑动摩擦会逐渐磨去齿面上的材料。

润滑不良是加剧齿面磨损的重要因素。如果润滑系统出现故障,不能提供足够且合适的润滑剂,齿面间的摩擦系数会增大,磨损速度也会加快。

工作环境中的杂质,如灰尘、金属屑等进入齿面啮合区域,会起到研磨剂的作用,进一步加剧齿面磨损。

影响:齿面磨损会使齿廓形状发生改变,导致齿轮的传动精度下降,传动比不稳定,同时还会引起噪声增大、振动加剧等问题,严重影响齿轮传动系统的正常工作。

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齿面胶合

产生原因:当齿轮在高速、重载的工况下工作时,齿面间的压力和相对滑动速度都很大。此时,由于摩擦生热,齿面温度会急剧升高。

如果润滑条件不足以有效带走热量和降低摩擦系数,齿面间的油膜可能会破裂,使得齿面金属直接接触。在高温和高压的作用下,齿面金属会发生粘着现象,进而形成胶合。

影响:齿面胶合会造成齿面局部损坏,形成明显的粘着痕迹,使齿面失去正常的啮合功能,导致齿轮传动突然中断,严重危害整个传动系统的可靠性和安全性。

齿面点蚀

产生原因:齿面点蚀是一种疲劳失效形式。在齿轮传动过程中,齿面承受着交变的接触应力。每次啮合时,齿面的接触点所承受的应力会发生变化。

当这种交变接触应力反复作用达到一定次数后,齿面材料在局部区域会出现微小的疲劳裂纹。随着传动的继续进行,这些裂纹会逐渐扩展,最终形成麻点状的凹坑,即点蚀现象。

影响:齿面点蚀会降低齿面的承载能力,使齿轮的传动精度受到影响,同样会引起噪声增大、振动加剧等问题,并且随着点蚀的发展,齿轮可能会完全失去工作能力。

齿根折断

产生原因:齿根是齿轮受力最为集中的部位。在齿轮传动过程中,齿根部位要承受由齿面传递过来的弯曲应力。

当传递的载荷过大,或者齿轮的设计、制造存在缺陷(如齿根圆角半径过小、材料强度不足等)时,齿根处的弯曲应力可能会超过材料所能承受的极限,从而导致齿根折断。

影响:齿根折断是一种比较严重的失效形式,一旦发生,齿轮将无法正常工作,会直接导致整个传动系统瘫痪,造成设备停机等严重后果。

塑性变形

产生原因:当齿轮在重载条件下工作,且齿面所承受的压力超过了材料的屈服极限时,齿面会发生塑性变形。

另外,如果齿轮的材料选用不当,或者制造工艺存在问题,使得齿轮在正常工作载荷下也可能出现塑性变形。

影响:齿面塑性变形会改变齿廓形状,使得齿轮的传动精度下降,传动比不稳定,同时也会影响齿轮的啮合状态,导致噪声增大、振动加剧等问题。

内齿轮的这些失效形式往往相互关联,一种失效形式的出现可能会加剧其他失效形式的发展。因此,在设计、制造和使用内齿轮时,需要充分考虑这些因素,采取相应的措施来预防和延缓失效的发生。