1. Describa brevemente los modos de falla y las causas de los engranajes, y explique cómo considerarlos en el diseño.
(1) Dividido desde una perspectiva microscópica.
Desde una perspectiva microscópica, el desgaste de los engranajes se puede dividir en cuatro tipos básicos según los diferentes mecanismos de desgaste: desgaste abrasivo, desgaste por adherencia, desgaste por fatiga y desgaste por corrosión. El desgaste abrasivo es causado principalmente por surcos en forma de pera y microcorte; el desgaste adhesivo está estrechamente relacionado con las fuerzas moleculares de la superficie y el desgaste por fatiga por fricción es el resultado de la iniciación y expansión de las grietas por fatiga de la superficie bajo tensión cíclica; La corrosión y el desgaste son causados por los efectos químicos de los medios ambientales. En los fenómenos de desgaste reales, normalmente existen varias formas de desgaste al mismo tiempo, y un tipo de desgaste a menudo induce otras formas de desgaste. Por ejemplo, los residuos del desgaste por fatiga de los engranajes se mueven entre las dos superficies de los dientes engranados, lo que es similar al rectificado, causando desgaste abrasivo en las superficies de los dientes de contacto. La superficie limpia formada por el desgaste abrasivo puede aumentar la adhesión de las moléculas, causando así desgaste adhesivo. Y al mismo tiempo, las moléculas del material del engranaje pueden causar desgaste por corrosión debido a la oxidación o cambios químicos con el medio circundante. El desgaste por fricción de los engranajes es un desgaste compuesto típico. Durante el proceso de desgaste por fricción, puede haber varias formas de desgaste, como desgaste adhesivo, desgaste corrosivo, desgaste abrasivo y desgaste por fatiga. A medida que cambian las condiciones de trabajo, las diferentes formas de desgaste tienen diferentes prioridades.
(2) Desde una perspectiva macro.
Desde una perspectiva macro, según los diferentes fenómenos de desgaste y daño, el desgaste de los engranajes incluye principalmente: desgaste de la superficie de los dientes, rayones, picaduras, grietas, desconchados y pegados. El desgaste de la superficie de los dientes se debe principalmente al deslizamiento relativo de dos superficies de los dientes en contacto; el desgaste se debe al efecto de las ranuras en forma de pera, y aparecen marcas de ranuras y granos abrasivos en las superficies de los dientes de fricción a lo largo de la dirección de fricción. La corrosión por picaduras es el fenómeno de formación de picaduras en la superficie del diente debido al daño por fatiga del metal bajo la acción repetida de la tensión de contacto. El desconchado es un fenómeno en el que la superficie del diente se vuelve quebradiza debido a la deformación y el fortalecimiento, provocando microfisuras y luego cayendo bajo carga. Las grietas son causadas principalmente por la acción repetida de tensiones alternas o tensiones locales excesivas, provocando la rotura local del material; . La unión es un fenómeno en el que cuando el efecto de unión hace que el punto de unión de la superficie tenga una alta resistencia de conexión, se produce una falla por cizallamiento a cierta profundidad en la capa, lo que resulta en un desgaste severo de las dos superficies del diente. Debido al efecto combinado de múltiples factores que influyen en la ingeniería de engranajes, pueden ocurrir varios fenómenos de desgaste simultáneamente.
2. Medidas para prevenir fallos por desgaste durante el diseño:
Hay muchos factores que afectan el rendimiento del desgaste de los engranajes. Para evitar o reducir el desgaste y los daños durante el uso de engranajes, se debe prestar atención a 1) propiedades del material, 2) dureza, 3) rugosidad de la superficie, 4) lubricación, 5) carga y velocidad, 6) disipación de calor, 7 durante el diseño. y uso. ) diseño de desplazamiento y 8) dinámica del sistema rotor.
3. Otras formas de falla:
1) Los dientes del engranaje se rompen desde la raíz del diente debido a una resistencia a la flexión insuficiente. Se puede diseñar el radio máximo del círculo de la raíz del diente; la rigidez máxima del eje hace que la carga en la línea de contacto sea uniforme; se utiliza tratamiento térmico para hacer que el núcleo de la rueda sea lo suficientemente resistente y la superficie de la raíz del diente se fortalece mediante granallado y laminado.
2) Deformación plástica de la superficie del diente. Se debe aumentar la dureza de la superficie del diente durante el diseño y se deben utilizar lubricantes con alta viscosidad o aditivos de extrema presión.