Почему о сломанных зубьях редуктора стоит поговорить отдельно
Среди различных видов отказов редуктора стоимость лечения и влияние простоя сломанных зубьев занимают важное место: питтинговую коррозию и износ также можно контролировать и эксплуатировать. Если зубья шестерни сломаны, металлический мусор быстро загрязнит всю масляную ванну, часто в течение нескольких часов выводя из строя спаренные шестерни и подшипники. Многие сайты просто относят сломанные зубы к «некачественному», заменяют их на ту же модель и продолжают ими пользоваться. В результате через несколько месяцев они снова ломаются в том же месте. На самом деле сломанные зубы – это лишь результат, а перелом и место перелома – причины. Эта статья начинается с механизма и объясняет, как отличить усталостное разрушение от перегрузочного разрушения на поверхности разрушения, как устранить четыре основные причины и какие конкретные шаги следует предпринять при Selection и обслуживании.
Во-первых, давайте дадим общую основу для суждения: большинство переломов зубьев шестерен происходит у основания зуба , поскольку здесь концентрируется изгибающее напряжение, а на переходном галтеле имеются следы обрабатывающего инструмента и дефекты материала. Однако расположение перелома и форма перелома различны, а первопричины совершенно различны. Получив сломанный зуб, не стоит его сначала чистить и собирать. Сначала сфотографируйте перелом и сохраните сломанный зуб. От этого будет зависеть дальнейшее решение.
Два основных механизма: усталостное разрушение и перегрузочное разрушение.
Усталостный перелом: хроническое накопление, перелом с панцирным рисунком.
Каждый раз, когда зубья шестерни зацепляются, корень зуба подвергается переменному изгибающему напряжению. Когда напряжение изгиба корня зуба в течение длительного времени приближается к пределу выносливости материала, трещины возникают на поверхности растянутой стороны корня зуба и постепенно расширяются вдоль галтели корня зуба или наклонно к вершине зуба. Макроскопические характеристики весьма типичны: поверхность излома разделена на две части: зону усталостного расширения и зону мгновенного разрушения - зона расширения гладкая и блестящая, видны круги дуг (дуги усталости), похожие на ракушки или пляжи; зона мгновенного разрушения шероховатая и неровная и мгновенно разрывается, когда оставшееся поперечное сечение не может выдержать конечного напряжения. Когда вы видите рисунок скорлупы, вы можете сделать вывод, что это проблема усталости, вызванная хроническим накоплением. Следует проверить наличие высоких напряжений, дефектов материала и качества обработки корней зубов.
Перелом из-за перегрузки: поверхность излома становится шероховатой и не имеет усталостных характеристик.
Излом от перегрузки вызван кратковременными непредвиденными нагрузками: заклиниванием оборудования, попаданием посторонних предметов в зону зацепления, пусковым ударом, обратным ударом зазора или утончением шестерни из-за износа, питтинга и отслаивания, что приводит к недостаточному несущему сечению. Поверхность излома шероховатая и волокнистая, похожа на поверхность излома при статическом изгибе и не имеет усталостной дуги. Существует также тип случайного разрушения : морфология разрушения аналогична усталостному разрушению, но место разрушения не находится в сечении галтели корня зуба, а возникает при локальных концентрациях напряжений, таких как включения материала, трещины при шлифовании, чрезмерное остаточное напряжение или питтинговые ямки, и местоположение не определено. Для этого типа сломанных зубов мы должны сосредоточиться на проверке материалов и записей о термообработке.
Таблица идентификации места перелома: Какие первопричины соответствуют местоположению и форме?
Характеристики излома | режим отказа | направление первопричины |
|---|
Корень зуба сломан, а расширенный участок гладкий с раковистыми узорами. | Усталостный перелом при изгибе | Нагрузка высока в течение длительного времени: Selection слишком мала, работа с перегрузкой, скругление корня зуба слишком маленькое, шероховатость поверхности |
Излом шероховатый, волокнистый, без усталостных характеристик. | Сломан из-за перегрузки | Застревание материала, блокировка ротора, попадание посторонних предметов, пусковой удар; или зубы изношены и истончены |
Сломан на краю ширины зуба, а не в середине корня зуба. | Сломанные зубы из-за эксцентричной нагрузки | Изгибы вала, повреждение подшипников и плохая центровка приводят к тому, что нагрузки концентрируются примерно на 10 % ширины зуба. |
Излом гладкий, кристаллический, имеет радиальный рисунок. | хрупкий перелом | Недостаточная прочность материала, несоответствующая твердость сердцевины или работа в условиях низкой температуры. |
Местоположение перелома не установлено и находится не в корне зуба. | Случайный перелом | Включения, трещины от шлифовки, вредные остаточные напряжения, питтинговая коррозия |
Эта таблица используется для того, чтобы сначала посмотреть, «где находится разрыв», а затем «как выглядит разрыв». Если зубья ломаются неоднократно при одном и том же положении машины, приоритет следует отдать устранению неуравновешенной нагрузки: проверить места контакта парных шестерен. Если пятна контакта занимают лишь небольшой участок ширины зуба, проблема заключается в системе вала и его установке, а не в самой шестерне.
Четыре основные причины исследуются одна за другой.
Основная причина 1: Selection Недостаточная маржа и недостаточный коэффициент обслуживания.
Наиболее распространенной ошибкой низкого уровня является расчет паспортного крутящего момента Selection только на основе номинальной мощности двигателя без умножения сервисного коэффициента редуктора или принятия значения 1,0–1,25 на основе стабильных условий эксплуатации, несмотря на то, что известно, что существует влияние. Как правило, значение должно составлять 1,25–1,50 для условий среднего воздействия, 1,75–2,50 для воздействия большой нагрузки, а поправки должны накладываться на непрерывную работу в течение 24 часов в сутки. Игнорирование потерь КПД многоступенчатой передачи также приведет к занижению крутящего момента – механический КПД двухступенчатой передачи составляет около 0,90, а выходной крутящий момент ниже теоретического значения на стороне двигателя. Selection Запаса недостаточно, напряжение изгиба корня зуба долгое время близко к пределу выносливости, и поломка зуба – лишь вопрос времени.
Основная причина вторая: воздействие и мутация нагрузки.
Для такого оборудования, как дробилки, питатели и центрифуги, мгновенный крутящий момент, создаваемый застреванием и остановкой материала, может достигать в 2–4 раза номинального значения, что значительно превышает допустимый ударный момент шестерни. Для оборудования, которое часто вращается вперед и назад, следует уделить дополнительное внимание влиянию обратного зазора и возврата. В таких условиях работы простое увеличение сервисного коэффициента не обязательно является экономичным. Для ограничения пикового значения следует использовать ограничитель крутящего момента, предохранительную муфту или ограничитель крутящего момента преобразователя частоты. Подробности конкретного устройства подробно рассмотрены в статье «Как настроить защиту редуктора от перегрузки». Напоминаем: если момент времени в записи сломанного зуба всегда соответствует блокировке материала или аварийной остановке, основная причина в 90% случаев находится на стороне нагрузки, а не на стороне шестерни.
Основная причина третья: дефекты материала и термической обработки.
Поверхностная твердость шестерен редуктора с закаленной поверхностью может достигать 58–62 HRC после цементации и закалки, но что действительно определяет способность противостоять разрушению зубьев, так это прочность сердечника и глубина закаленного слоя: глубина закаленного слоя обычно в 0,15–0,2 раза превышает модуль. Недостаточная глубина слоя приведет к появлению трещин на границе раздела закаленного слоя и сердечника; если прочность сердцевины низкая, зона мгновенного разрушения будет выглядеть как хрупкий кристаллический излом. Кроме того, радиус переходного скругления корня зуба слишком мал, шероховатость поверхности корня зуба высока, а микротрещины, вызванные прижогами при шлифовании зубьев, значительно уменьшают усталостную прочность корня зуба. Общие методы улучшения в отрасли включают увеличение скругления корня зуба, дробеструйную обработку корня зуба (остаточное сжимающее напряжение может увеличить усталостную прочность при изгибе на 15–25%) и контроль процесса шлифования во избежание ожогов.
Основная причина четвертая: неточность установки и неравномерная нагрузка.
Плохое выравнивание, неправильный зазор подшипника и нагрузка кантилевера на выходном конце, превышающая допустимое значение, — все это приведет к смещению нагрузки зацепления в сторону конца ширины зуба. Метод оценки состоит в том, чтобы посмотреть на положение сломанного зуба и пятна контакта парных шестерен: контакт в направлении длины зуба не должен быть менее 60%, а в направлении высоты зуба не должен быть менее 45%. Если пятно на одном конце, сначала отремонтируйте систему валов и подшипники, а потом уже говорите о замене шестерен. Если нагрузка на консоль превышает стандартную, следует проверить допустимую кривую радиальной силы, указанную производителем, и при необходимости использовать конструкцию со вспомогательными опорами или двойными выходными подшипниками.
Что делать после сломанного зуба: Принципы ремонта границ и замены деталей
Даже если сломан единственный зуб, не рекомендуется продолжать работу, даже если кажется, что он все еще работает – мусор попал в масляную лужу. Проверка ненормального шума редуктора и концентрации металлических частиц в масле позволяет быстро подтвердить вторичное повреждение. Существует три правила обращения: во-первых, в принципе, сломанные зубчатые шестерни заменяются подходящими шестернями . Состояние износа поверхности зубьев старых и новых шестерен неодинаково. Непосредственное смешивание новых шестерен быстро изнашивает новые шестерни; во-вторых, перед заменой необходимо провести выявление неисправности (фотографии излома, повторный тест на твердость, металлографию при необходимости), иначе не будет устранена первопричина и произойдет замена; в-третьих, с точки зрения методов ремонта, шлифовка и модификация могут быть рассмотрены при локальном сколах шестерен с мягкой поверхностью зубьев, тогда как ремонтная сварка на месте не рекомендуется для шестерен с твердой поверхностью зубьев, а свойства науглероженного слоя не могут быть восстановлены после ремонтной сварки. Ремонтные границы обслуживания редуктора подробно описаны в статье «Ремонтные границы обслуживания редуктора» и могут быть реализованы соответствующим образом. После замены деталей провести испытание на холостом ходу в течение 30 минут с повышением температуры не более 40 К, а затем поэтапно нагрузить для повторной проверки мест контакта.
Шесть рутинных действий, которые помогут предотвратить разрушение зубов
связь | действие | Ссылка на решение |
|---|
Selection | Возьмите достаточный коэффициент эксплуатации в соответствии с условиями работы и пересчитайте пиковый крутящий момент. | Среднее воздействие fs≥1,5, сильное воздействие fs≥2,0; допустимый ударный момент для проверки заторможенного ротора |
Входящий прием товара | Проверьте список материалов, отчет о твердости и класс точности поверхности зуба. | Поверхность зуба 58~62 HRC, центр 30~45 HRC, точность не менее 8 класса GB/T 10095.1 |
Установить | Лазерное центрирование, повторная затяжка анкеров и подтверждение пятен контакта. | Соосность жесткой муфты ≤ 0,02 мм; ширина точечного зуба ≥ 60%, высота зуба ≥ 45% |
Мониторинг работы | Сравнение тенденций в точках измерения вибрации и предварительное заключение о сцеплении боковых полос частот | Предупреждение о скорости вибрации 4,5 мм/с, отключение 7,1 мм/с; увеличенные боковые полосы указывают на аномальную поверхность зуба |
Управление нефтью | Регулярный визуальный осмотр слива масла + проверка магнитной пробки на наличие железных опилок | При появлении блестящих хлопьев остановите аппарат, распакуйте и осмотрите поверхность зуба. |
Стратегия замены деталей | Ключевые станки комплектуются комплектами или парами шестерен согласно резервной норме. | Машины с высокими потерями при останове всегда оснащаются спаренными парами шестерен для сокращения времени возобновления производства. |
Стоимость данного комплекса действий намного ниже, чем один простой из-за сломанного зуба. Особенно в случае тенденции вибрации, энергетические изменения частоты зацепления и ее боковых полос часто появляются на недели или месяцы раньше, чем сам сломанный зуб, что является экономически эффективным методом раннего предупреждения.
Вывод: сломанные зубы — это сигнал, а не конечная точка
Сломанные зубья шестерни никогда не являются проблемой самой шестерни - запаса Selection, характеристик нагрузки, технологии материалов и состояния установки. Одно из четырех звеньев всегда находится под давлением. Включите таблицу идентификации переломов и список первопричин в процесс обработки неисправностей и добейтесь «обнаружения перелома и закрытия первопричины» каждый раз, когда сломан зуб, и частота повторения подобных неисправностей будет значительно снижена. Если вы с повторяющимися сломанными зубьями , пожалуйста, свяжитесь с ищете диагностику основной причины или решение по замене редуктора Hangzhou Weigao Transmission : мы предоставляем бесплатные услуги по калибровке циклоидных вертушек, закаленных цилиндрических шестерен, червячных передач и других серий редукторов . Мы можем оценить коэффициент эксплуатации, нагрузку на консоль и тепловую мощность в соответствии с вашими фактическими условиями работы, а также предоставить полный план поставки закаленного редуктора и зубчатой пары. Приглашаем вас проконсультироваться с технической командой нашего производителя редукторов .
