在进行完整的故障分析时,经常发现牙齿裂纹是罪魁祸首

在进行完整的故障分析时,牙齿的裂纹往往是罪魁祸首。下面的部分将讨论为什么会发生这种情况,以及如何避免这种情况。

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源自牙齿侧面的表面的裂缝是由于相对于最大赫兹剪切应力的深度处的偏振胁迫。赫兹定律提供弹性材料球之间的接触半径和球体的半径,球体上施加的正常力,以及球体材料的杨氏模量。

除了两种主要认可的失效模式外,还有接触疲劳和齿根弯曲疲劳,已加入TIFF(齿内疲劳失败)。裂纹开始在牙齿上的中高,略低于壳体核心边界。由于壳体硬化处理而产生的齿内部的恒定残余拉伸应力产生故障,与齿轮用作惰轮时出现的交替应力结合。据估计,当齿轮用作惰轮时,TIFF失效的风险增加了20%。这种类型的故障也可以在齿根弯曲疲劳所需的负载下出现。

残余应力是通过切入磨削等操作产生的,这种操作可以选择性地加热表面。磨削裂纹是由于磨削操作本身导致齿侧局部过热的必然结果。这个制造问题的成本非常高,因为它发生在最后的一个操作中。当一个局部区域变热时,周围更硬更强的区域限制了材料膨胀的能力。当残余应力超过回火钢的强度时,就会产生裂纹。不幸的是,在某些情况下,这些裂纹并不会出现,直到齿轮被放置在服务中。磨削后的应力消除回火可以减少使用中出现裂纹的可能性。由于磨削而产生的裂纹延伸到硬化层的下层,直到残余应力模式得到平衡。磨削过程就其本质而言,有在磨削表面建立残余应力的倾向。这种应力的深度取决于砂轮的细度。 The cracks can also be formed under severe grinding conditions in unhardened tooth flanks. The cracks are not very deep (0.005”) and appear as a series of parallel cracks or in a “chicken wire” mesh pattern. These cracks, however, can initiate and lead to stress risers, eventually leading to actual tooth breakages. The structural damage usually will occur at the tooth tip. When the tooth root is also being ground, extra material is being removed, and this increases the likelihood of burning. Nital etching is used in many industrial applications to inspect for the structural damage that might have resulted from the grinding operation. The method is quick and relatively simple, but it will only detect B- and D-class damage. Different grinding processes create different distributions and intensities of the structural damage. AGMA Standard 2007-C00 “Surface Temper Etch Inspection after Grinding” is the recognized document for the inspection. However, even such detailed inspection is not foolproof.

最近被称为“磁橡胶检测”的发展已经被修改为检测小于0.006“的裂缝长度,最大深度±0.002英寸。在20世纪80年代中期,首先开发了用于检测研磨损坏的巴克豪森噪声检测方法。该方法易于使用,可以将产品失败降低到零百分比。WOJTAS等人的重要纸张,“使用磁性BARKHAUSEN噪声方法研磨后钢结构的热损坏,”在汉诺威在1998年9月介绍。该论文解释说,损坏可能会开始占据所需压缩应力的部分松弛温度低于500°C。随着温度的增加至近600°,发生了称为RE-HECTHING BURN的B级热损伤。该过度渗透导致表面硬度降低和拉伸应力的发作。当温度增加超过720°C的D级热损伤时,被认为是重生烧伤。然后,牙齿侧翼和/或根部可以由非常坚硬且脆性的材料组成,具有B级燃烧“软”材料的周围区域。残余应力也将在某些区域和其他地方的高度拉伸中压缩。

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他是全国电力传输会议(National Conference on Power Transmission)的前主任,以及AGMA的营销委员会(Marketing Council)和封闭式驱动委员会(closed Drive Committee)的前主席。他曾是蒂森齿轮厂(Thyssen Gear Works)的驻北美工程师,后来又在弗兰德·格拉夫斯坦登(Flender Graffenstaden)工作。他是这本书的作者蜗轮的设计与应用