減速器中各運(yùn)動(dòng)副處的受力及各關(guān)鍵零部件的彈性變形。給出齒輪嚙合力和高速軸行星軸承載荷以及環(huán)板的拉壓、彎曲變形。兩高速軸行星軸承的載荷呈周期性變化,各相間也近似呈120相位差。另外,輸入軸行星軸承的載荷狀況遠(yuǎn)高于支撐軸行星軸承的載荷,表明前者的受力狀態(tài)明顯較后者惡劣,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)完全一致。推斷環(huán)板式減速器應(yīng)用中出現(xiàn)的行星軸承早蝕現(xiàn)象應(yīng)該是由于輸入軸行星軸承惡劣的載荷狀況造成的。另一方面,環(huán)板的結(jié)構(gòu)決定了行星軸承的選擇余地較小,特別是計(jì)入少齒差行星傳動(dòng)的多齒彈性嚙合效應(yīng)后,齒輪承載能力的提高與行星軸承使用壽命間的矛盾將進(jìn)一步加劇,篩沙機(jī)這一現(xiàn)象必須引起設(shè)計(jì)者的足夠重視。在獲知各軸承載荷的情況下,可以進(jìn)一步計(jì)算減速器箱體作用于機(jī)座上的擺動(dòng)力矩。
水平方向垂直方向用于機(jī)座上的擺動(dòng)力矩在水平方向和豎直方向均呈周期性變化,且二者的變化規(guī)律類似;就其幅值而言,水平方向要略高于豎直方向。當(dāng)減速器上作用有上述周期性變化的力矩時(shí),必然會(huì)引起箱體的振動(dòng),而這正是造成三環(huán)減速器振動(dòng)的主要原因。從高速軸行星軸承的載荷可反求出該環(huán)節(jié)的彈性變形。經(jīng)計(jì)算可知輸入軸行星軸承最大變形為7610-2mm,支撐軸行星軸承的最大變形為4410-2mm.的變形。顯然,三相機(jī)構(gòu)環(huán)板的拉壓變形和彎曲變形的變化規(guī)律基本相同,只是幅值和相位存在一定差異?!?/span>
齒面的有效硬化層深度及硬度均正常,但齒輪心部硬度處于標(biāo)準(zhǔn)(HRC30一45)的下限,齒輪硬度梯度變化較快,降低齒抗彎曲強(qiáng)度。金相分析輪齒心部組織以粒狀貝氏體為主,組織粗大,說明熱處理時(shí)加熱溫度過高。滲碳淬火熱處理后滲層組織存在非馬氏體組織,與心部組織沒有達(dá)到最佳的狀態(tài)有關(guān)系,這樣降低了該齒輪材料的抗彎曲疲勞強(qiáng)度,以至于在復(fù)雜的工況下,容易發(fā)生早期的疲勞失效。行星差動(dòng)一輪齒表面嚙合區(qū)出現(xiàn)的淺層剝落現(xiàn)象表明該材料局部存在較大非金屬夾雜。
組裝質(zhì)盆分析在嚙合檢查時(shí),發(fā)現(xiàn)部分齒嚙合點(diǎn)靠近錐齒輪小端,嚙合點(diǎn)偏近軸點(diǎn),不符合嚙合點(diǎn)距大端60左右區(qū)域的要求。因此在相同力矩傳遞時(shí),靠近小端應(yīng)力負(fù)荷高,導(dǎo)致小端齒端易受損傷。失效主要原因根據(jù)以上分析研究,齒輪失效的主要原因可概括為:(l)齒輪斷裂失效為典型的過載彎曲疲勞失效;(2)齒輪裝配時(shí),調(diào)整不當(dāng),造成嚙合點(diǎn)近小端,未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,使齒尖局部過載;(3)齒輪材料選擇日本SCM420H,相對(duì)于國標(biāo)20crM。,力學(xué)性能,必、硬度等相對(duì)不足;(4)原始材料中存在偏析,經(jīng)過滲碳淬火后,在滲層組織中就出現(xiàn)馬氏體和非馬氏體的混合組織,心部組織以粒狀貝氏體為主,大連齒輪加工組織較粗大,該組織影響了材料韌性,造成抗彎曲疲勞性能不佳。齒根心部偏軟、滲碳層硬度梯度變化較快,局部滲碳硬化層深度不夠,造成滲碳層易剝落。重新設(shè)計(jì)組裝及保護(hù)措施為排除故障,針對(duì)齒輪的失效原因,對(duì)齒輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、組裝,并增加了安全保護(hù)措施。齒輪參數(shù)重新設(shè)計(jì)由于齒輪強(qiáng)度不足引起過載彎曲疲勞失效,因此對(duì)齒輪的模數(shù)、齒寬等進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。