[拼音]：chilun chengzai nengli

[外文]：gear load capacity

在齒輪傳動(dòng)中，齒輪失效前所能傳遞的最大允許載荷。齒輪的承載能力取決于齒輪的尺寸、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制造水平、潤(rùn)滑條件、允許的損傷程度、要求的壽命和可靠度等。

失效形式

齒輪的齒圈、輪輻和輪轂等部分通常按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)尺寸的安全系數(shù)較大，一般很少遭受破壞。齒輪的失效主要出現(xiàn)在輪齒上。輪齒的失效形式主要有輪齒折斷、點(diǎn)蝕、膠合、磨損和塑性變形等(圖1)。不過，輪齒每一種失效形式的出現(xiàn)并不是孤立的，齒面一旦出現(xiàn)了點(diǎn)蝕或膠合，就會(huì)加劇齒面的磨損；齒面的嚴(yán)重磨損又將導(dǎo)致輪齒的折斷等。

輪齒折斷

輪齒受載后齒根處的彎曲應(yīng)力最大，當(dāng)輪齒彎曲應(yīng)力超過其極限應(yīng)力時(shí)就會(huì)發(fā)生過載折斷或疲勞折斷。輪齒折斷一般發(fā)生在齒根部分，可能一個(gè)或多個(gè)齒沿齒長(zhǎng)整體折斷，也可能發(fā)生局部折斷。

點(diǎn)蝕

在潤(rùn)滑良好的閉式傳動(dòng)中，齒面在過高的循環(huán)變化的接觸應(yīng)力作用下產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋不斷擴(kuò)展蔓延，導(dǎo)致工作齒面小塊金屬剝落，形成麻點(diǎn)，即點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈振動(dòng)和機(jī)械噪聲，使齒輪不能正常工作。點(diǎn)蝕一般首先出現(xiàn)在節(jié)線附近的齒根表面。

膠合

在高速重載齒輪傳動(dòng)中，油膜會(huì)因瞬時(shí)高溫而破壞，相嚙合齒面的金屬形成局部熔焊，導(dǎo)致較軟齒面上的金屬撕落，形成溝痕。在低速重載齒輪傳動(dòng)中，有時(shí)也常因局部壓應(yīng)力很高，兩接觸齒面間油膜被刺破而粘著。膠合時(shí)振動(dòng)和噪聲增大，輪齒很快失效。

磨損

在閉式傳動(dòng)中，潤(rùn)滑油供應(yīng)不足，油不清潔，齒面易產(chǎn)生磨損。在開式傳動(dòng)中，灰塵和各種顆粒等進(jìn)入嚙合齒面會(huì)造成磨料磨損。磨損使齒厚減薄、側(cè)隙加大，造成沖擊，降低彎曲強(qiáng)度，嚴(yán)重時(shí)使輪齒過載折斷。

塑性變形

在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料因屈服而產(chǎn)生的塑性流動(dòng)，如齒面碾擊塑變、鱗皺、起脊、齒體的歪扭和齒形劇變等。這些現(xiàn)象多發(fā)生在硬度低的齒輪上，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞正常齒廓，使之失去工作能力。

強(qiáng)度計(jì)算

在機(jī)械工程中，輪齒的強(qiáng)度計(jì)算方法主要有兩種。一種是以輪齒點(diǎn)蝕為依據(jù)的齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算法；一種是以輪齒折斷為依據(jù)的齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算法。此外，對(duì)于齒面抗膠合能力也有相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算法。對(duì)于輪齒的磨損和塑性變形，由于缺乏試驗(yàn)數(shù)據(jù)和手段，尚無較為成熟的計(jì)算法。中國(guó)參照 ISO直齒和斜齒輪承載能力計(jì)算的基本原則，制定了關(guān)于漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算

由于點(diǎn)蝕常首先在節(jié)線附近發(fā)生，通常以節(jié)點(diǎn)c處兩齒廓的曲率半徑ρ₁和ρ₂為半徑，分別作兩個(gè)圓柱體（圖2）， 根據(jù)赫茲公式導(dǎo)出齒輪的接觸強(qiáng)度計(jì)算公式，其強(qiáng)度條件為

式中σ_H為最大接觸應(yīng)力(兆帕)；F_t為分度圓上名義切向力(牛)；K為載荷系數(shù)，考慮工作情況、制造誤差和彈性變形等對(duì)齒輪承載能力的影響;b為齒輪的工作寬度（毫米）；d₁為小齒輪的分度圓直徑（毫米）；u為齒數(shù)比，，Z₂、Z₁分別為大輪和小輪的齒數(shù)；式中”＋”號(hào)用于外嚙合，”－”號(hào)用于內(nèi)嚙合；Z _H為節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，主要考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響；Z_E為彈性系數(shù)()，考慮材料彈性模量和泊桑比對(duì)最大接觸應(yīng)力的影響；σ_HP為許用接觸應(yīng)力（兆帕）。

齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算

主要根據(jù)1892年美國(guó)W.劉易斯提出的論點(diǎn)(把輪齒看作懸臂梁)為基礎(chǔ)來進(jìn)行計(jì)算。輪齒在齒頂處嚙合時(shí)彎曲力臂最大，齒根危險(xiǎn)截面AB處的彎曲應(yīng)力也最大（圖3）。由于齒輪傳動(dòng)重合度大于1，在齒頂嚙合時(shí)載荷由幾對(duì)齒來分擔(dān)。對(duì)較低精度的齒輪傳動(dòng)，考慮到制造誤差的影響，仍以一對(duì)齒嚙合進(jìn)行計(jì)算為宜。略去壓應(yīng)力和切應(yīng)力后其強(qiáng)度條件為

式中σ_F為齒根彎曲應(yīng)力（兆帕）；m為模數(shù)(毫米)，對(duì)斜齒輪用法模數(shù)m_n；y_F為齒形系數(shù)，考慮齒形對(duì)彎曲應(yīng)力的影響；σ_FP為許用彎曲應(yīng)力（兆帕）。

齒面膠合計(jì)算

通常以限制接觸齒面的溫度作為膠合計(jì)算的依據(jù)。常用方法有兩種：一種是計(jì)算齒面各接觸點(diǎn)的最高瞬時(shí)溫度，使之小于某極限溫度的閃溫法;另一種是計(jì)算齒面嚙合過程的平均溫度，使之小于某極限溫度的積分溫度法。

潤(rùn)滑

為充分發(fā)揮齒輪的承載能力、減少失效、延長(zhǎng)壽命和提高傳動(dòng)效率，潤(rùn)滑是重要環(huán)節(jié)。齒輪齒面工作時(shí)每一點(diǎn)的嚙合時(shí)間非常短促，接觸應(yīng)力大，而且常存在加工和裝配誤差等，故在一般條件下較難形成流體動(dòng)壓潤(rùn)滑狀態(tài)，而處于邊界潤(rùn)滑和混合潤(rùn)滑狀態(tài)。為了提高齒輪的承載能力，必須改進(jìn)潤(rùn)滑材料和使用特殊的潤(rùn)滑劑。一般是在齒輪裝配后先加入硫、磷型極壓添加劑，然后進(jìn)行跑合，以降低齒面粗糙度，增加油膜厚度，提高潤(rùn)滑效果。潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式根據(jù)齒輪圓周速度和工作條件來選擇。對(duì)開式、半開式齒輪傳動(dòng)，通常用人工定期加潤(rùn)滑脂或粘度大的潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑。對(duì)于齒輪圓周速度v≤12米/秒的閉式齒輪傳動(dòng)，常采用浸油潤(rùn)滑。高速級(jí)輪齒浸入油中深度約為一個(gè)齒高，但不小于10毫米，低速級(jí)齒輪也不宜大于100毫米。當(dāng)v＞12～15米/秒時(shí)，應(yīng)采用噴油潤(rùn)滑。對(duì)高速輕載齒輪，應(yīng)選粘度較小的潤(rùn)滑油，對(duì)低速重載齒輪，應(yīng)選粘度較大的潤(rùn)滑油。為了改善潤(rùn)滑油的性能，一般在潤(rùn)滑油中加二硫化鉬、石墨或氯、鉛的烷基化合物、硫氰化合物等，有普遍采用硫-磷型極壓齒輪油的趨勢(shì)。

建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線：13198516101

標(biāo)簽：chilun chengzai nengli、齒輪承載能力

版權(quán)聲明：本文采用知識(shí)共享 署名4.0國(guó)際許可協(xié)議 [BY-NC-SA] 進(jìn)行授權(quán)

文章名稱：《齒輪承載能力》

文章鏈接：http://www.kaputelugumatrimony.com/12269.html

該作品系作者結(jié)合建筑標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、政府官網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識(shí)整合。如若侵權(quán)請(qǐng)通過投訴通道提交信息，我們將按照規(guī)定及時(shí)處理。