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輪齒折斷Breakage
輪齒折斷是指齒輪一個或多個齒的整體或其局部的斷裂。它通常是由於輪齒的交變應力超過瞭材料的疲勞極限所造成。有時，也可能由短時過載所造成。
4.1 疲勞折斷Fatigue Breakage
疲勞折斷是指起源於齒根處的疲勞裂紋不斷擴展所造成的斷齒。這種疲勞裂紋常發生在齒根圓角半徑方向 ，呈細線狀。疲勞折斷的斷口一般分爲疲勞擴展區和瞬時折斷區 。疲勞擴展區的表面通常較光滑，常可觀察到由疲勞源開始的“貝殼紋”狀的疲勞擴展迹線 。疲勞源及其附近區域，在外觀上常呈“眼”狀 ，但有的“眼”在宏觀上不明顯。瞬時折斷區的表面粗糙，參差不齊。
疲勞斷齒的根本原因是：輪齒在過高的交變應力多次作用下，從齒根疲勞源起始的疲勞裂紋不斷擴展 ，使輪齒剩餘截面上的應力超過其極限應力．傳動系統中的動載荷輪齒接觸不良、齒根圓角半徑過小和齒根表面粗糙度過高、滾切時的拉傷、材料中的夾雜物、熱處理産生的微裂紋磨削燒傷及其他有害殘餘應力等因素，都會促成輪齒疲勞折斷 。
圖28 疲勞裂紋
齒根圓角部分呈現疲勞裂紋。
圖29 疲勞折斷
破碎機小錐齒輪m= 30mm ，材料40Cr 調質硬度HB233 ，輪齒斷口呈現明顯的貝紋狀疲勞裂紋擴展區和表面粗糙不平的瞬時折斷區。
圖30 疲勞折斷
軋機齒輪m＝16mm，材料35SiMn2MoV，中頻淬火HRC>45，輪齒斷口可見明顯的疲勞源和疲勞裂紋擴展的迹線。
4.2 過載折斷Overload Breakage
過載折斷通常是由於短時意外的嚴重過載所造成的，其斷口一般較粗糙，沒有疲勞折斷斷口的典型特征。
圖31 過載折斷
起重機齒輪m＝8mm,45号鋼調質，由於突然過載造成多個輪齒從根部彎斷。
過載折斷主要是由於輪齒的應力超過其極限應力所造成的。載荷的嚴重集中、動載荷過大、軸承損壞、傳動件失效以及有較大硬質異物進入齧合處等 ，均能引起過載折斷。
4.3 随機斷裂Random Fracture
随機斷裂是指不與齒根圓角截面有關的疲勞斷齒，它可以由缺陷或過高的有害殘餘應力位置而發。其斷口與一般疲勞折斷的斷口相似。
随機斷裂通常是由於輪齒缺陷、點蝕或其他應力集中源在該處形成過高局部應力集中引起的。夾雜物 、微細磨削裂紋等輪齒的缺陷在交變應力作用下不斷擴展導緻齒的斷裂。不适當的熱外理所形成的過高有害殘餘應力能引起齒的局部斷裂。較大的異物進入齧合處也會使局部輪齒産生低周疲勞折斷。
圖32 随機斷裂
貝氏體球墨鑄鐵齒輪，m＝5mm，硬度HRC43，由於齒面缺陷造成随機斷裂。
圖33 随機斷裂
採煤機雙聯齒輪m=10mm，材料30CrMnTi滲碳淬火HRC58～62，由於熱處理缺陷造成過渡層裂紋導緻随機斷裂。
圖34 随機斷裂
本圖是圖33 輪齒損傷的斷面圖。 |
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