资源描述：
《塑料齿轮轮齿疲劳折断机理初析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、水利电力施工机械第卷第期总第!∀期!年塑料齿轮抢齿夜劳折断机理初析武汉水利电力大学#宜昌∃游敏牛光华,提%摘要&对塑料齿轮夜劳破坏过程作了讨论和分析出了凌劳裂纹的萌生与,。扩展的银纹模式认为轮齿表面节点附近热拉伸内应力是导致银纹形成的重要原因〔关键词〕塑料齿轮疲劳破坏机理银纹∋引言轮一般不发生点蚀的原因在于齿轮副接触时塑,。料齿轮的应用日渐扩大与金属齿轮齿面赫兹接触区较钢齿轮副大得多,、、,相比它具有加工性能好传动效率高制造以上传统机理描述中仅根据齿轮材料,、低噪、、成本低低振动音耐腐蚀自润滑性好承载后有否滞后能耗来区分钢
2、制齿轮和塑料和重量。、。轻等优点然而其强度低导热能力齿轮的失效形式不同是不尽合理的在塑料差、热变形大、易受温度和湿度以及加载方式齿轮中虽然由于滞后能耗所引起的温升,会的影导致强度下降,但温升所引起的硬度下降和响等缺点又制约了塑料齿轮的进一步推。。广塑性上升也可能导致疲劳裂纹扩展减缓同在塑料齿轮的疲劳破坏中,除发生少量时,钢制齿轮发生点蚀的情况也较为复杂,除、,键,因交变应力作用使轮齿表面产生塑性耗竭而的齿面磨损烧伤槽根部开裂等破坏外,,轮齿在节点附近的折断占了相当大的比例导致微细裂纹出现润滑油进入裂纹尖端形、,特别是中高速闭式传动中
3、,轮齿疲劳折断占成油楔且引发扩展而产生点蚀的情况外还,绝大多数。有可能因积累的形变能转化为热能导致局故对其进行研究具有很大的意,。部马氏体变成回火屈氏体金相组织的变化义使体积变小,引发附加热应力,从而使浅表层传统的描述及其局限性。文献下形成裂纹的情况【(&曾报导了)∗对塑料齿轮疲劳破坏过程的探讨及分析/尼龙齿面下+,,处的温升为−.∀℃#塑料已有许多文章,通常认为,在传动过程中,塑,,小齿轮与.∀钢大齿轮配对钢齿轮能及时把料齿轮轮齿节点附近为高温区是产生裂纹/两齿啮合时产生的热量散掉∃或!!℃#大。源的原因该高温区是由于粘弹性体
4、卸载,,,小齿轮均为)∗尼龙在小齿轮上测温∃然后应变的减小滞后于应力下降的现象而引而要使钢制齿轮表层内出现回火屈氏体的最。起的滞后能耗#亦称为内耗热∃所引发的。,低温度是∀∋℃在塑料齿轮−∋一!∋℃下就有些文章认为裂纹源的产生起因是塑、,、、,会出现强度硬度急剧下降的情况笔者认为料弹性模量很小硬度低轮齿易于变形致,,可能存在着其他重要因素的作用以致使塑使配对钢齿轮的齿顶提前进入啮合挖刮塑。料齿轮的轮齿产生疲劳破坏料齿轮节点偏下部位,产生高温及裂纹源。(塑料齿轮疲劳破坏的机理分析因塑料齿轮的轮齿高温区内强度大大降/,,(疲劳裂纹和温
5、度的分布低疲劳裂纹很易扩展直至其断裂故轮齿的。疲劳折断是疲劳破坏的主要形式而塑料齿轮齿折断的发生部位一般在节点附近,(脚附图塑料齿轮的疲劳裂纹和温度分布。∃轮齿折断前节点附近的裂纹分布0∃通过齿宽中部纵截面#图中的1截面∃的轮齿温度分布状态2∃通过轮齿节线的横截面#图中的截面∃的轮齿温度分布状态如附图3∃所示,节线下方有一条连续长裂形,由于高分子材料的应变软化特性使局部纹,而在节线的两侧还存着数条较短的裂纹。塑性变形量迅速增大。当材料沿某一方向伸、,,达到热平衡后轮齿上的温度分布如附图0∃长时必然导致在另外两维座标方向上缩短。“
6、,。∃所示那种配对钢齿轮的齿顶提前进入从而引发三向拉应力当纵向应力上升而引,,起,啮合挖刮塑料齿轮节点偏下部位产生高温横向张力达到某一临界值时局部塑性变及裂纹”3形区内的高分子中产生微孔洞以释放三向应源的观点难以解释附图∃所示的裂,,纹状况,因为挖刮多在近齿根处,不可能使裂力约束微孔洞逐渐长大并彼此复合最终转。纹分布在如此宽的范围内,况且将配对大齿变成银纹区中的椭圆空洞,,齿轮工作时当某一轮齿进入啮合状态轮改用)∗尼龙制品时同样会出现较高的,温度,甚至高于用钢制大齿轮配对时的温度。时总是主动轮的齿根部分和从动轮的齿顶,随后,主动从动
7、齿轮进入啮合后受力情况也与主动齿轮部分接触轮轮齿上的啮合点逐渐。,向齿顶部分移动主动齿轮上啮合点受到接不一样故仅借助于挖刮产生裂纹源的观点。触压力和摩擦力的作用#从动轮的反作用力∃难以说明其破坏实质,。(/(彼劳裂纹的萌生即产生了弯曲应力其最大值位于齿根故轮齿表面上受到周期性的压缩应力和弯曲力,我们认为疲劳裂纹的萌生与银纹现象。矩所导致的拉应力的联合作用。有关所谓银纹是一种与裂纹相类似但在轮在齿顶啮合时,轮齿的根部有最大弯曲齿接触的两表面上大约∋4一∀∋4体积分应,,力根部的一侧即承受最大拉应力银纹似。数的高分子材料区中存在着的微细
8、裂缝它乎应在该处萌。,生然而实际上当啮合点位,通常是在非晶态玻璃状高分子中产生但在于,,节点附近时往往是一对轮齿的啮合故最某些结晶态高分子如聚丙烯和尼龙中也会出。大压应力的点位于节线附近由于粘弹体的。,现银纹产生于拉伸应力场中且银纹面
