关于对齿面疲劳点蚀及脱落情况的探究

来源：塑胶五金网发布时间：2014-10-27 16:06:01点击率：

　　受表面形貌的影响由于表面微凸体的存在，使接触区的压力P分布，由椭圆分布变为高次波的压力Pa分布，如所示。每个微凸体上所受的力，随其高度增加，顶峰曲率半径减少而增加，随油膜厚度增加而减少。当两个表面具有理想的纵向粗糙度相接触时，微凸体间能紧密嵌合，微凸体不易失稳，不易形成塑性折叠，故纵向粗糙度的表面比横向粗糙度的表面，具有更高的抗点蚀和剥落的能力。

　　为边界润滑条件下，微凸体为理想化等腰三角形的刚体，顶端受到集中正压力Pw和切向力(摩擦力)Pf作用，基体为弹性体。微凸体在Pf力作用下先倾斜角，然后在Pw力作用下塌陷，设弹性支承刚度为k，则微凸体转角为：=2Pfhx2k(1)上式说明与h成正比，表明h大，微凸体越易倒伏而产生折叠，易发生点蚀和剥落。

　　滑差率的影响当接触两表面的滑差率越大，摩擦力也越大，微凸体易倒伏，形成折叠，产生裂纹，使表面易产生点蚀和剥落。载荷的影响载荷越大，越易产生点蚀和剥落。用35和40号钢HBS>350一对齿轮，在圆周速度为17.9m/s，切向力为146N/mm试验，点蚀和剥落随循环次数增加而急剧增加，切向力为138N/mm以下时，发生点蚀很少，发展速度非常慢，未到跑合完，点蚀就有停止的趋势，所以设计齿轮时，了解非进展性点蚀的极限负荷是很重要的。设计时，应注意齿面硬度的匹配，一对相啮合的齿轮必须有硬度差，对于斜齿轮传动，由于其啮合的特点，硬度差对提高齿面抗点蚀能力更有突出的效果。工作时硬齿面使软齿面硬度有所提高。一般小齿轮的硬度比大齿轮的硬度高70较合适。硬齿面的硬化层厚度为：=(24)Z0(2)式中：Z0为max作用点离表层深度。在节线附近Z0=0.786b.

　　润滑的影响润滑油会使裂纹扩展，加速齿面点蚀和剥落，但总的来说，油膜越厚，表面微凸体相互作用越小，表面抗点蚀和剥落能力也高。据实验，油温越高，油的粘度越小，越易产生点蚀。非进展性极限负荷的范围为油温50时为130146N/mm，20时为250302N/mm，80时为102131N/mm。由此可见，油的粘度不同，极限负荷变化很大。

　　点蚀是由于齿面或齿面以下很浅处产生疲劳裂纹，它是点蚀或剥落的必要条件;油进入裂纹后被封住，产生很大油压，使裂纹扩展，它是产生点蚀或剥落的充分条件。点蚀或剥落的形成过程为塑性折叠、裂缝扩展和脆性断裂3个阶段。点蚀发生于被追越的齿根高齿表面上，在节线下23mm处。在极限作用接触应力HP以内为非进展性点蚀，超过HP则会产生破坏性点蚀。点蚀是在表层形成一个蚀坑，坑深一般在100400m左右，直径为12mm.对于软齿面，蚀坑的典型形状多为由二条直线和一条曲线围成的，顶角约为90120的扇形，扇形的顶点为乳头状，指向主动齿轮齿根，在从动齿轮上融坑以不规则的形状较多，个别的也有扇形，但指向齿顶。对于硬齿面除点蚀外，还有大面积成片的剥落，且不规则。裂纹在整个齿面上都发生，点蚀发生的地方裂纹多。裂纹的方向，在主、从动齿面上方向相反，在一个齿面上，齿顶高齿面与齿根高齿面方向相反。塑性流动方向与裂纹同方向。剥落是先形成点蚀，然后在过高的应力和应力循环次数不多的情况下产生，裂纹彼此相连扩展和终断裂成为剥落。影响点蚀和剥落的因素，主要有表面形貌、载荷、滑差率及润滑条件。

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