關(guān)鍵詞:行星齒輪，失效分析，疲勞，點(diǎn)蝕。
一、介紹
對(duì)一級(jí)行星齒輪的失效進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析了可能出現(xiàn)的故障原因。行星齒輪傳動(dòng)是由三個(gè)行星齒輪組成的齒輪系統(tǒng)，圍繞一個(gè)太陽(yáng)齒輪旋轉(zhuǎn)。通常，行星齒輪安裝在行星架上，行星架本身可相對(duì)于太陽(yáng)齒輪旋轉(zhuǎn)。所有齒輪的軸線通常是平行的，如圖所示。1.用于制造齒輪的材料取決于強(qiáng)度和使用條件，如磨損、音等。鋼是用于高強(qiáng)度齒輪，它可以是普通碳素鋼或合金鋼。鋼齒輪通常進(jìn)行熱處理，以使韌性和齒的硬度得到適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。一般來(lái)說(shuō)，用于齒輪應(yīng)用的鋼必須滿足易于制造和加工的兩個(gè)基本要求。制造和加工要求包括機(jī)械加工性、鍛造性和熱處理性[1]。通常情況下，齒輪是用來(lái)降低速度，從而增加扭矩。在大多數(shù)情況下，所需的減速比、傳動(dòng)功率和小齒輪速度可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范中識(shí)別。行星輪、太陽(yáng)輪和齒圈的參數(shù)見表一。輸入轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)速之比取決于每個(gè)齒輪的齒數(shù)，以及哪個(gè)部件保持靜止。動(dòng)力傳輸輸入是22KW在1440rpm和最終輸出功率將是18rpm。對(duì)于這種巨大的減少使用三級(jí)行星齒輪箱。齒輪減速可采用(1+R/S)的速比來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種傳動(dòng)裝置偶爾用于拖拉機(jī)、鑄造部門和建筑設(shè)備，以提供高扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪。在這種情況下，第一級(jí)行星齒輪損壞。
二、實(shí)驗(yàn)考核
失效分析是收集和調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以總結(jié)失效的原因以及如何避免再次發(fā)生的途徑。它是制造業(yè)中的一個(gè)重要控制，是開發(fā)新產(chǎn)品和升級(jí)現(xiàn)有產(chǎn)品的一個(gè)非常重要的工具。它依賴于收集失敗的行星齒輪，以便使用各種方法，特別是顯微鏡檢查失敗的原因。調(diào)查失效的程序包括四個(gè)方面：初步觀察、本底資料、實(shí)驗(yàn)室研究和失效綜合[2]。失效分析的裂紋失效分析方法說(shuō)明如下：
用獨(dú)立眼進(jìn)行超聲檢查。
光學(xué)顯微鏡(OM)測(cè)試方法為ASM IX。使用3%的硝酸鈉作為蝕刻劑。
在掃描電子顯微鏡(SEM)中觀察開裂表面。
三、視覺檢查
目視檢查是最廣泛使用的方法，用于檢測(cè)和檢查表面，這是特別重要的，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)失效機(jī)制的關(guān)系。即使用其它非破壞性技術(shù)來(lái)檢測(cè)表面，目測(cè)也常常是一種有益的補(bǔ)充。[3]. 故障表面最初是用獨(dú)立的眼睛觀察到的，如圖所示。2. 損壞是一致的固體顆粒，它是由行星齒輪表面的壓力下，重負(fù)荷。因此，行星輪齒的大部分會(huì)因載荷過大而損壞。
四、能量色散X射線
EDX顯示材料從行星齒輪齒轉(zhuǎn)移到根部。值得注意的是，行星齒輪是由鐵鉻鎳錳硅鋼[5].大部分鱗片富含鐵元素。EDX分析證明，氧化物形成在這個(gè)表面上。元素權(quán)重和計(jì)數(shù)的結(jié)果列于表二。
五、光學(xué)測(cè)試
一個(gè)部件的總壽命可以與連續(xù)事件，即裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和最終斷裂的累積效應(yīng)有關(guān)。[6].在這種情況下，起始?jí)勖饕鼙砻婧蛠啽砻娆F(xiàn)象的控制，而傳播壽命則受微觀結(jié)構(gòu)的控制。圖圖5示出了由在淬火過程中開裂的合金鋼制成的第一級(jí)行星齒輪的顯微組織。淬火裂紋位于深壓痕附近，顯微組織顯示整個(gè)組織為低碳馬氏體，如圖2所示。3(a和6)
六、掃描電鏡檢查
金屬失效的方式多種多樣，原因也各不相同。確定故障的原因?qū)Ω煞乐乖俅伟l(fā)生至關(guān)重要。有關(guān)失效原因的最重要的信息來(lái)源之一是斷裂面本身。斷裂面是零件失效歷史的詳細(xì)記錄。它包含加載歷史、環(huán)境影響和材料質(zhì)量的證據(jù)。用于分析這一證據(jù)的主要技術(shù)是電子分形學(xué)。應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)是了解金屬如何斷裂以及環(huán)境如何影響斷裂過程。從靠近故障源的行星齒輪上切下適當(dāng)?shù)臉颖炯Ｊ〉男行驱X輪的表面進(jìn)行了檢查，在掃描電子顯微鏡，以確定疲勞引發(fā)的原因。在檢查行星齒輪箱時(shí)，22個(gè)行星齒輪中有8個(gè)被發(fā)現(xiàn)損壞。用掃描電鏡對(duì)行星輪齒的失效表面進(jìn)行了檢測(cè)，如圖所示。第四節(jié)(甲、乙和丙)。二次電子成像技術(shù)通過發(fā)現(xiàn)行星輪齒的失效表面，使其可見。微觀疲勞溝槽的存在在較高的放大率下顯示了疲勞的增長(zhǎng)，這與行星齒輪在嚴(yán)重的疲勞載荷下的機(jī)械疲勞破壞是可靠的。目前的研究表明，大多數(shù)的服務(wù)故障發(fā)生在行星齒輪的疲勞和齒輪載荷也是至關(guān)重要的信息。
七、結(jié)論
本文研究了一級(jí)行星輪齒的損傷問題。掃描電子顯微鏡觀察和光學(xué)顯微鏡分析，以確定不足的技術(shù)和齒輪故障模式。在這一持續(xù)的研究中，研究了行星齒輪在循環(huán)載荷作用下的疲勞活動(dòng)，并對(duì)其齒輪的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。母材為含鐵、氧、鉻、錳、鋁、硅的合金鋼。齒輪材料可以得出以下結(jié)論。確定齒輪輪齒失效的起源原因的方法。大部分的失效都是在循環(huán)荷載作用下發(fā)生的。凹陷是從牙根開始的。對(duì)行星齒輪的失效表面分析表明，齒輪齒面疲勞生長(zhǎng)方向的表面特征與所研究的齒輪箱函數(shù)中所揭示的相似。EDX分析證明，氧化物形成在這個(gè)表面上。火裂紋位于深壓痕附近，組織中普遍存在低碳馬氏體。齒輪的失效是由于齒在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的點(diǎn)蝕而引起的。