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行星减速机太阳轮点蚀为什么往往更早出现

作者:云获客 来源: 技术分享 7 次浏览

太阳轮齿数少、转速高,又和每一只行星轮都啮合,每个齿的接触次数最多。曲率半径小,接触应力也更高,点蚀因此常常先出现。

行星减速机太阳轮点蚀为什么往往更早出现

行星减速机里,太阳轮、行星轮和齿圈同时啮合。点蚀是齿面在反复接触应力下出现的疲劳麻点,通常先出现在节线附近靠齿根的一侧。同样的材料和硬度下,太阳轮往往最先出现这些麻点,原因主要在接触次数和接触应力,不在它“运气不好”。

太阳轮齿数少,自己的转速又高,每个齿在单位时间里进入啮合的次数就多。它还要同时和每一只行星轮啮合,行星轮有几只,每个太阳轮齿每转一圈就要被压几次。齿圈齿数多,又通常固定不转,每个齿被行星轮扫过的次数少得多。疲劳循环差出这么多,点蚀的先后就拉开了。

接触次数和曲率都偏向太阳轮

接触应力还和齿面曲率有关。太阳轮直径小,齿面更“尖”,和行星轮贴在一起时接触面积窄,同样的力摊在更小的区域上,应力更高。齿圈的齿面曲率大,接触相对缓和。循环次数高、应力又高的齿面,麻点会先出来。这是太阳轮点蚀偏早的两条力学原因,它们同时存在。

行星轮虽然夹在中间,每一侧齿面都受力,容易引起齿根弯曲疲劳,但那是齿根裂纹和断齿的问题,和齿面点蚀不是同一种损伤。行星轮齿面的接触次数通常仍少于太阳轮。所以常见的图像是:太阳轮节线附近已经有麻点,行星轮齿面只有轻度抛光,齿圈基本完好。这和“整箱齿轮一起磨坏”不是同一幅画面。

高速运转时,油会被离心力甩向齿圈,太阳轮位于中心,供油条件反而偏差。油膜薄会让点蚀和擦伤更容易发生,这是附加因素。若太阳轮点蚀的同时齿面还有沿滑动方向的撕痕,就要同时查喷油管是否对准啮合处。只有麻点、没有撕痕,仍以循环次数和应力为主,不要把油路问题说成唯一原因。

载荷长期超过额定扭矩,或冲击频繁,所有齿轮的点蚀都会提前,但太阳轮仍然通常排在最前。因为循环次数的差距还在。若齿圈先于太阳轮出现大面积点蚀,反而不正常,要怀疑齿圈硬度不够、材料用错,或行星架偏心让某一侧齿圈吃偏载。正常的疲劳顺序被打乱时,应查材质和均载,而不是只接受“太阳轮先坏”这一句。

点蚀和磨粒磨损的齿面不一样

点蚀的麻点是一个个小坑,坑边较陡,多集中在节线到齿根之间,齿顶相对较轻。早期点蚀数量少,有的还会停止发展。破坏性点蚀则坑连成片,齿廓被吃掉,运转噪声变粗,油里有细小的疲劳碎屑。太阳轮先出现这种坑,行星轮和齿圈还保持连续的加工刀纹或均匀抛光,就符合接触次数导致的顺序。

磨粒磨损是齿面被油里的颗粒划出细纹,齿厚均匀变薄,太阳轮、行星轮、齿圈都会有,不会只挑太阳轮。油液发亮、有明显砂感时,先过滤、先找颗粒来源。把磨粒划痕当成点蚀去加强太阳轮表面,颗粒还在油里,新齿面很快再被划伤。点蚀的油更常见的是细碎金属粉,齿面上没有贯穿全齿的拉丝。

胶合留下的是沿滑动方向的涂抹和撕伤,温度高时出现,和麻点的形态不同。太阳轮因为滑动和应力都大,有时点蚀和轻度胶合叠在一起。麻点区若被涂抹盖住,要同时看油温和油品,不能只按疲劳去限扭矩。油温正常、只有麻点,才是典型的提前点蚀。

行星轮轴或行星架孔磨损后,啮合中心距变化,太阳轮某一侧齿面载荷变大,点蚀会偏在这一侧齿廓上,另一侧较轻。均匀点蚀才是循环次数造成的典型分布。单侧点蚀要检查行星轮是否还能在销轴上均匀转动,销轴是否已经偏磨。只换太阳轮、行星架仍偏,新太阳轮还会在同一侧早早出点。

发现太阳轮早期点蚀时,应核对实际扭矩、油的清洁度和喷油位置,并检查行星轮、齿圈是否仍好。齿圈和行星轮完好、太阳轮只有节线麻点,说明是循环次数和曲率带来的正常先后,可按发展速度决定是否更换太阳轮并改善润滑。三种齿轮同时严重损伤,则是油脏、过载或均载失效,不是太阳轮单独的寿命问题。

更换太阳轮时,行星轮齿面若已有嵌入的金属瘤或硬点,会把新太阳轮立刻打出新坑。要成组看啮合件的表面,而不是只换最先看到麻点的那一件。点蚀碎屑若留在油底,新齿轮跑合阶段就会吃进去。换轮和清洗油路、更换油液应一起做,否则“太阳轮总是先坏”会变成每换一次就再坏一次。