齒輪振動(dòng)故障形成原因
相互嚙合的一對(duì)齒輪,其輪齒的彈性剛度會(huì)發(fā)生周期性的變化。輪齒彈性剛度的變化使齒的彎曲量也隨之變化,便造成輪齒在進(jìn)出嚙合區(qū)時(shí)發(fā)生互相碰撞,引起齒輪產(chǎn)生頻率等于嚙合頻率的振動(dòng)和噪聲。
齒輪受到外界持續(xù)傳動(dòng)力的作用,產(chǎn)生的瞬態(tài)自由振動(dòng),當(dāng)故障非常嚴(yán)重時(shí),往往還會(huì)激起的箱體自然頻率振動(dòng)。
齒面疲勞主要包括齒面點(diǎn)蝕與剝落。造成點(diǎn)蝕的原因,主要是由于工作表面的交變應(yīng)力引起的微觀疲勞裂紋,潤(rùn)滑油進(jìn)入裂紋后,由于嚙合過(guò)程可能先封閉入口然后擠壓,微觀疲勞裂紋內(nèi)的潤(rùn)滑油在***壓下使裂紋擴(kuò)展,結(jié)果小塊金屬?gòu)凝X面上脫落,留下一個(gè)小坑,形成點(diǎn)蝕。如果表面的疲勞裂紋擴(kuò)展得較深、較遠(yuǎn)或一系列小坑由于坑間材料失效而連接起來(lái),造成大面積或大塊金屬脫落,這種現(xiàn)象則稱為剝落。剝落與嚴(yán)重點(diǎn)蝕只有程度上的區(qū)別而無(wú)本質(zhì)上的不同。在開式齒輪傳動(dòng)中,由于潤(rùn)滑不夠充分以及進(jìn)入污物的可能性增多,磨粒磨損總是先于點(diǎn)蝕破壞。
當(dāng)齒輪存在偏心、周節(jié)誤差、齒形誤差等缺陷時(shí),齒輪便不能平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn),或加速,或減速,使輪齒與輪齒發(fā)生碰撞,使齒面受到很大的動(dòng)態(tài)附加載荷的作用而引起齒輪振動(dòng)。
齒輪副在嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí),主動(dòng)輪的作用力和從動(dòng)輪的反作用力都通過(guò)接觸點(diǎn)分別作用在對(duì)方輪齒上,***危險(xiǎn)的情況是接觸點(diǎn)某一瞬間位于輪齒的齒頂部,此時(shí)輪齒如同一個(gè)懸臂梁,受載后齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為***大,若因突然過(guò)載或沖擊過(guò)載,很容易在齒根處產(chǎn)生過(guò)載荷斷裂。即使不存在沖擊過(guò)載的受力工況,當(dāng)輪齒重復(fù)受載后,由于應(yīng)力集中現(xiàn)象,也易產(chǎn)生疲勞裂紋,并逐步擴(kuò)展,致使輪齒在齒根處產(chǎn)生疲勞斷裂。斷齒將引起齒輪箱的強(qiáng)烈振動(dòng)。
當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)軸是用聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接的兩根軸組成時(shí),如果兩根軸的中心線有偏移、成角或錯(cuò)開等不同軸的情況下,將會(huì)發(fā)生低頻、***頻的嚙合頻率及其邊帶波振動(dòng)。