伺服減速機(jī)齒輪開(kāi)裂的原因和檢測(cè)分析

齒輪材料為18crnimo7-6。生產(chǎn)工藝為粗加工→滲碳淬火 回火→精加工(鍵槽開(kāi)孔等)。為了確定齒輪裂紋產(chǎn)生的原因，進(jìn)行了一系列的檢測(cè)和分析。

測(cè)試過(guò)程和結(jié)果

1.1宏觀檢驗(yàn)

伺服減速機(jī)齒輪外圓周、內(nèi)鍵槽孔壁和端面的圓周方向均有較長(zhǎng)的裂紋，部分端面裂紋兩側(cè)傾斜，如圖1所示。沿裂紋張開(kāi)后觀察斷口形貌，多為銀金屬光澤的細(xì)瓷，未發(fā)現(xiàn)陳舊的斷口，裂紋源在鍵槽根部轉(zhuǎn)角處。

1.2化學(xué)成分測(cè)試

采用ICP-AES對(duì)齒輪的化學(xué)成分進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果符合EN 884 -2008《滲碳鋼交貨技術(shù)條件》的要求。

1.3硬度及金相檢驗(yàn)

伺服減速機(jī)齒輪的滲碳層深度約為1.58mm，齒面平均硬度為725hv1，中心硬度為43.0hrc，均滿(mǎn)足圖紙的技術(shù)要求。

根據(jù)GB / T 10561-2005《測(cè)定鋼中非金屬夾雜物含量的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配圖顯微檢查方法》，各類(lèi)非金屬夾雜物均優(yōu)于0.5級(jí);根據(jù)GB / t6394-2017金屬平均晶粒度測(cè)定方法，晶粒度為6.5級(jí)。

根據(jù)GB / T 25744-2010《鋼中滲碳淬火回火金相檢驗(yàn)》，齒輪滲碳層分為1級(jí)碳化物、5級(jí)馬氏體和6級(jí)殘余奧氏體。不符合GB / T 3480.5-2008《正齒輪斜齒輪承載能力計(jì)算第5部分:材料的強(qiáng)度和質(zhì)量》對(duì)滲碳鋼表面組織和殘余奧氏體含量的要求

伺服減速機(jī)試樣在裂紋源處切割，拋光，用4%醇腐蝕溶液腐蝕。用顯微鏡觀察鍵槽表面。鍵槽表面粗糙，根部不規(guī)則，有微裂紋。

伺服減速機(jī)齒輪失效的形式

伺服減速機(jī)的齒輪機(jī)構(gòu)可以幫助我們更好地解決這個(gè)問(wèn)題。

1. 斷齒導(dǎo)致齒輪失效

齒輪斷裂引起的失效是整個(gè)機(jī)械工程中嚴(yán)重的情況，主要包括過(guò)載斷裂、疲勞斷裂、隨機(jī)斷裂等。對(duì)于過(guò)載斷裂，是指齒輪受到一次或多次嚴(yán)重過(guò)載時(shí)發(fā)生的齒斷。在這種情況下，齒輪的斷裂一般位于齒輪的根部，斷裂一般是平的和粗糙的。

有很多措施,防止齒輪斷裂,比如增加齒根圓角半徑,清除加工刀痕在本部分中,以減少齒根的應(yīng)力集中,提高軸的剛度和支持,以減少局部應(yīng)力,并對(duì)齒輪的齒面進(jìn)行噴丸、滾壓等冷處理，以改善齒面。

2. 齒面磨損，不能驅(qū)動(dòng)

伺服減速機(jī)在齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，齒面磨損是不可避免的。齒面磨損還包括粘著磨損、磨料磨損、劃傷、腐蝕磨損和。對(duì)于粘著磨損，它主要指潤(rùn)滑。如果潤(rùn)滑油層完整而厚實(shí)，金屬之間的接觸就會(huì)減少，就不會(huì)發(fā)生磨損。

如果齒輪匹配準(zhǔn)確，磨痕不是由池面上的微凸體引起的，整個(gè)齒輪的磨損就會(huì)延伸到大部分區(qū)域。腐蝕磨損是指潤(rùn)滑劑中的某些物質(zhì)與齒面金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬腐蝕。

3.齒面點(diǎn)蝕和粘接

齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，接觸面上各點(diǎn)的接觸應(yīng)力呈現(xiàn)脈動(dòng)循環(huán)變化。接觸表面經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，由于金屬疲勞而產(chǎn)生裂紋，裂紋擴(kuò)展時(shí)形成金屬剝落和點(diǎn)蝕。這種情況可以通過(guò)提高齒面硬度和降低齒面粗糙度來(lái)預(yù)防。

伺服減速機(jī)在高速、重載或潤(rùn)滑失效的情況下，齒輪表面會(huì)形成局部高溫，接觸面會(huì)發(fā)生粘接。這種情況叫做粘接。為了防止粘接，應(yīng)提高齒輪表面的硬度和光潔度。對(duì)于不同類(lèi)型的齒輪，應(yīng)采用不同的鋼牌號(hào)，正確選擇潤(rùn)滑油是減少齒輪失效的重要措施。

伺服減速機(jī)選型的關(guān)鍵

伺服減速機(jī)選型的關(guān)鍵是:電機(jī)功率、精密行星減速器的減速比和精密行星減速器的精度。知道了這三個(gè)參數(shù)，我們就可以選擇準(zhǔn)確的行星減速器。

1、電機(jī)功率。

了解客戶(hù)對(duì)電機(jī)功率的要求，通知精密行星減速器廠(chǎng)家的銷(xiāo)售人員選擇合適的精密行星減速器。

2、還原比。

伺服減速機(jī)的減速比是行星伺服減速器和行星步進(jìn)減速器的重要參數(shù)。適用于步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。

3、精度要求。

精度是指行星回程間隙的精度，根據(jù)精度來(lái)確定行星齒輪模型的精度。

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