ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์อย่างเป็นระบบเกี่ยวกับสาเหตุของความล้มเหลวของเฟืองการรวมหลักการทางวิศวกรรมเครื่องกลเข้ากับกรณีการปฏิบัติทางอุตสาหกรรมครอบคลุมปัจจัยหลายมิติเช่นความเหนื่อยล้าการสึกหรอและแรงกระแทก:
I. การแตกหักความเหนื่อยล้า: ความเข้มข้นของความเครียดและการดำเนินการโหลดสลับกัน
1. การสะสมความเครียดดัดงอ
เฟืองขนาดเล็ก (ฟันน้อย) เพิ่มความถี่ในการดัดเมื่อโซ่และเฟืองนั้นมีการเชื่อมโยงกันและรากฟ๊อคเฟืองจะอยู่ภายใต้ความเครียดสลับความถี่สูง เมื่อความเครียดเกินขีด จำกัด ของวัสดุความเหนื่อยล้ารอยแตกจะเริ่มต้นที่รากฟันและค่อยๆขยายตัวในที่สุดนำไปสู่การแตกหักของฟัน
2. การกระจายโหลดที่ไม่สม่ำเสมอ
จำนวนของฟันที่ติดอยู่ระหว่างเฟืองและโซ่ไม่เพียงพอ (ตัวอย่างเช่น 3-4 ฟันของเฟืองที่มีจำนวนฟันจำนวนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 15 เท่านั้นที่มีการเชื่อมต่อในเวลาเดียวกัน) โหลดที่ไม่สมดุลนี้ช่วยเร่งความเมื่อยล้าของวัสดุในท้องถิ่น
ii. การสึกหรอล้มเหลว: กลไกการเสียแรงเสียดทานและวัสดุ
1. การสึกหรอของพื้นผิวฟัน
- การสึกหรอแบบกัดกร่อน: ฝุ่น, เศษโลหะและสารปนเปื้อนอื่น ๆ เข้ามาในพื้นที่ที่มีการทำให้เกิดการบดระหว่างห่วงโซ่และเฟืองทำให้สูญเสียวัสดุผิวฟันอย่างรวดเร็ว
- การสึกหรอของกาว: เมื่อการหล่อลื่นไม่เพียงพอพื้นผิวฟันและลูกกลิ้งโซ่จะเข้าสู่การสัมผัสโลหะโดยตรงและอุณหภูมิสูงในท้องถิ่นทำให้เกิดการถ่ายโอนวัสดุ (เช่นการปอกเปลือกเฟอร์ไรต์)
- *ข้อมูล *: ความล้มเหลวในการหล่อลื่นสามารถทำให้อายุการใช้งานของเฟืองสั้นลงได้ 7 0%และอัตราการสึกหรอของฟันสูงถึง 0.1 มม./พันชั่วโมง
2. การสึกหรอของพินและฮับ
The clearance between the sprocket mounting hole and the transmission shaft is too large (>0. 05 มม.) ส่งผลให้การสึกหรอของไมโครโมชั่นในระหว่างการทำงานสร้างชิปบดเหล็กออกไซด์และลดความแม่นยำในการส่งผ่าน
iii. แรงกระแทกโหลดและความเสียหายจากโอเวอร์โหลดทันที
1. ผลกระทบเริ่มต้น
เมื่ออุปกรณ์เริ่มต้นและหยุดบ่อยครั้งหรือการเปลี่ยนแปลงของโหลดอย่างกะทันหันเฟืองก็จะถูกโหลดด้วยแรงกระแทกทันที หากแรงกระแทกสูงกว่าความแข็งแรงของผลผลิตของวัสดุ (เช่นความแข็งแรงของผลผลิตประมาณ 785mpa เมื่อความแข็งของพื้นผิวฟัน 45# คือ HRC40) มันจะทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติกหรือการแตกของรูปร่างฟัน
2. เอฟเฟกต์การสั่นพ้อง
เมื่อความถี่ตามธรรมชาติของระบบเฟืองเฟืองเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่การกระตุ้นของระบบส่งสัญญาณผลการขยายเสียงสะท้อนจะเกิดขึ้นเพิ่มความเครียดในท้องถิ่นสูงสุดโดย 3-5 เวลาและเร่งกระบวนการล้มเหลว
iv. การกัดกร่อนสิ่งแวดล้อมและเคมี
1. การกัดกร่อนความชื้นและอิเล็กโทรไลต์
ในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือเป็นกรดเบสพื้นผิวของเฟืองมีแนวโน้มที่จะเกิดการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้า ข้อบกพร่องเหล่านี้จะกลายเป็นแหล่งที่มาของความเข้มข้นของความเครียดและลดความแข็งแรงของความเหนื่อยล้า
- *ข้อมูลการทดลอง *: ในสภาพแวดล้อมสเปรย์เกลืออัตราการกัดกร่อนของเฟืองสามารถเข้าถึงได้ 8 เท่าของสภาพแวดล้อมที่แห้งและอายุการใช้งานความเมื่อยล้าลดลง 60%
2. ออกซิเดชันอุณหภูมิสูง
For sprockets that have been running in an environment of >150 องศาเป็นเวลานานชั้นออกไซด์พื้นผิวของวัสดุจะข้น (เช่นการสร้างFe₃o₄) ทำให้พื้นผิวฟันเปราะและเร่งการสึกหรอ
V. การออกแบบและการผลิตข้อบกพร่อง
1. ข้อผิดพลาดพารามิเตอร์โปรไฟล์ฟัน
When the processing deviation of the sprocket tooth profile curve (such as the ISO 606 standard involute) is >0. 1 มม. มันจะทำให้เกิด meshing ที่ไม่เสถียรและสร้างแรงกระแทกเพิ่มเติม
2. กระบวนการบำบัดความร้อนที่ไม่เหมาะสม
Uneven quenching or insufficient tempering will cause residual stress inside the sprocket, and areas with uneven hardness distribution (such as the hardness difference between the tooth top and the tooth root>HRC5) มีแนวโน้มที่จะล้มเหลวในช่วงต้น
3. การเลือกวัสดุที่ไม่ถูกต้อง
เมื่อวัสดุที่มีความแข็งแรงต่ำ (เช่นเหล็ก Q235) ถูกนำมาใช้ในสถานการณ์โหลดสูงความเสี่ยงของการบดพื้นผิวฟันจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ขอแนะนำให้ใช้เหล็กอัลลอยด์ที่มีการรักษาด้วยการแข็งตัวของพื้นผิว (เช่น 20Crmnti)
กลยุทธ์การป้องกันและทิศทางการเพิ่มประสิทธิภาพ
1. การตรวจสอบโหลดแบบไดนามิก: ติดตั้งเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนเพื่อตรวจสอบสถานะการทำงานของเฟืองแบบเรียลไทม์และตั้งค่าการเตือนเกณฑ์ความเครียด
2. การอัพเกรดระบบหล่อลื่น: ใช้อุปกรณ์ฉีดน้ำมันอัตโนมัติเพื่อเติมเต็มจาระบีแรงดัน EP2 Extreme ทุก ๆ 50 ชั่วโมงของการทำงาน
3. การปรับเปลี่ยนวัสดุ: การรักษาไนไตรด์ของพื้นผิวฟันความแข็งของพื้นผิวเพิ่มขึ้นเป็น HRC55 และอัตราการสึกหรอลดลง 40%
4. การออกแบบความซ้ำซ้อน: เพิ่มจำนวนฟันที่มีการเย็บ (แนะนำมากกว่าหรือเท่ากับ 17 ฟัน) และลดภาระสูงสุดของฟันเดียว
