齒輪鍍膜技術(shù)概述

1、齒輪鍍膜引言齒輪傳動(dòng)具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳遞運(yùn)動(dòng)工作可靠，傳動(dòng)平穩(wěn)效率高，機(jī)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在許多行業(yè)得到廣泛使用。齒輪工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)和受力情況非常復(fù)雜，由此產(chǎn)生的損傷形式多樣，比較常見(jiàn)且對(duì)其性能影響較嚴(yán)重的損傷有3種：斷齒、破壞性膠合和破壞性點(diǎn)蝕1。因此，要求齒輪具有較高的彎曲疲勞強(qiáng)度，心部要求具有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性，齒面要求高硬度、高耐磨性和一定的耐腐蝕性。據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)因齒輪表面失效而引起的齒輪傳動(dòng)副失效的數(shù)量約占所調(diào)查總數(shù)的742。因此，提高齒輪表面強(qiáng)度是提高齒輪傳動(dòng)副可靠性和延長(zhǎng)齒輪使用壽命的關(guān)鍵。為了達(dá)到提高齒輪表面強(qiáng)度這一目的，目前除傳統(tǒng)熱處理方法外，還有滲碳、滲氮、碳

2、氮共滲、滲金屬、激光表面強(qiáng)化、熱噴涂、離子注入、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等表面強(qiáng)化技術(shù)3，主要是利用陶瓷、合金涂層或超硬膜本身的高硬度、高粘著強(qiáng)度、低摩擦系數(shù)、良好耐腐蝕性等特點(diǎn)，通過(guò)表面強(qiáng)化技術(shù)在齒輪表面涂覆一層或多層涂層以提高齒輪表面性能、延長(zhǎng)其使用壽命 。PVD沉積技術(shù)作為新型表面改性技術(shù)已有多年的實(shí)踐，尤其是真空離子鍍技術(shù)，在近幾年獲得了極大的發(fā)展，目前已廣泛應(yīng)用在刀具、模具、活塞環(huán)、齒輪等部件的處理上。通過(guò)真空離子鍍技術(shù)制備的涂層齒輪可大幅降低摩擦系數(shù)，提高耐磨性和一定的耐腐蝕性，已成為齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)4。齒輪常用材料主要為鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵、有色金屬（銅、鋁）和

3、塑料。鋼材主要有45鋼、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB、38CrMoAl，低碳鋼中主要使用20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo。鍛鋼由于性能較好，因此在齒輪上應(yīng)用較廣泛，而鑄鋼通常用于制造齒輪直徑400mm、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的齒輪。鑄鐵齒輪抗膠合及抗點(diǎn)蝕能力強(qiáng)，但缺乏抗沖擊耐磨性，主要用于工作平穩(wěn)、功率不大低速或尺寸較大形狀復(fù)雜時(shí)，能在缺少潤(rùn)滑的條件下工作，適于開(kāi)放式傳動(dòng)。有色金屬中常用的是錫青銅、鋁鐵青銅和鑄造鋁合金，常用于制造渦輪或齒輪，但滑動(dòng)性和抗摩擦性能較差，只用于輕、中載荷和中低轉(zhuǎn)速齒輪。非金屬材料齒輪主要用于某些具有特殊要求，比如無(wú)油潤(rùn)滑、可靠性高。污

4、染小等條件的領(lǐng)域，像家用電器、醫(yī)療器械、食品機(jī)械和紡織機(jī)械等。1.齒輪失效形式1.1疲勞斷裂疲勞是指材料、零件和構(gòu)建在循環(huán)加載下，在某點(diǎn)或某些點(diǎn)產(chǎn)生局部的永久性損傷，并在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋、或使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展直到完全斷裂的現(xiàn)象。疲勞可分為三個(gè)階段：（1）微觀裂紋階段 在循環(huán)加載下，由于物體的最高應(yīng)力通常產(chǎn)生與表面或近表面區(qū)，該區(qū)存在的滯留滑移帶、晶界和夾雜逐漸發(fā)展成為嚴(yán)重的應(yīng)力集中點(diǎn)并首先形成微觀裂紋。伺候，裂紋沿著與主應(yīng)力約成45角的最大剪應(yīng)力方向擴(kuò)展，裂紋長(zhǎng)度大致在0.05毫米以內(nèi)；（2）宏觀裂紋擴(kuò)展階段 裂紋基本上沿著與主應(yīng)力垂直的方向擴(kuò)展。（3）瞬時(shí)斷裂階段。當(dāng)裂紋擴(kuò)大到使物體殘存

5、截面不足以抵抗外載荷時(shí)，物體就會(huì)在某一次加載下突然斷裂。此外，零件或構(gòu)件因工況不同，還有不同的疲勞模式，最常見(jiàn)的有接觸疲勞、高溫疲勞、熱疲勞和腐蝕疲勞。對(duì)于齒輪來(lái)說(shuō)，主要是接觸疲勞。接觸疲勞是零件在高接觸壓應(yīng)力反復(fù)作用下產(chǎn)生的疲勞，經(jīng)多次應(yīng)力循環(huán)后，零件的工作表面局部區(qū)域產(chǎn)生小片或小塊金屬剝落，形成麻點(diǎn)或凹坑。接觸疲勞會(huì)使零件工作時(shí)噪聲增加、振幅增大、溫度升高、磨損加劇，最終導(dǎo)致零件失效，如圖1所示。 圖 1 齒輪疲勞斷裂1.2齒面磨損在輪齒間相互嚙合的過(guò)程中，齒輪表面的材料在接觸過(guò)程中發(fā)生摩擦造成損失，這種現(xiàn)象叫做齒輪磨損齒輪的磨損涉及齒輪材料的成分、力學(xué)性能、齒輪的形狀、承受載荷、潤(rùn)滑狀況

6、等條件，是一種諸多因素共同作用造成的失效形式。圖2 齒面磨損1.3齒面膠合膠合通常出現(xiàn)在軟齒面齒輪傳動(dòng)中，膠合的發(fā)生與時(shí)間無(wú)關(guān)，一般是由瞬間超載、溫升過(guò)高或潤(rùn)滑方式不適合等引起，從而導(dǎo)致齒輪表面擦傷或磨損，齒面膠合具有突發(fā)性，因此其危險(xiǎn)性較高，是重載齒輪和高速齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中必須重視的失效形式。 圖3 齒面膠合2. 齒輪鍍膜材料工程陶瓷材料是極具有開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景的材料，工程陶瓷材料具有高的強(qiáng)度和硬度，尤其具有優(yōu)良的耐熱性，低的熱傳導(dǎo)性和熱膨脹性和以及很高的耐磨性和抗氧化能力。大量的研究表明陶瓷材料本身具有耐熱，對(duì)金屬磨損小等特點(diǎn)。因此，用陶瓷材料代替金屬材料作耐磨零件可提高摩擦副的壽命，能滿足一

7、些對(duì)材料高溫和高耐磨，多功能等苛刻要求。當(dāng)前，工程陶瓷材料已應(yīng)用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)耐熱件、機(jī)械傳動(dòng)中的耐磨件、化工設(shè)備中的耐腐蝕件及密封件，日益顯示陶瓷材料廣泛的應(yīng)用前景5-7。各發(fā)達(dá)國(guó)家如德、日、美、英等國(guó)家非常重視工程陶瓷材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，競(jìng)相投入大量的資金和人力，發(fā)展工程陶瓷的加工理論和技術(shù)8。德國(guó)已推出了一個(gè)名為“SFB442”的計(jì)劃，其目的是利用PVD 技術(shù)，在零件表面合成適當(dāng)?shù)谋∧ひ蕴娲鷮?duì)環(huán)境和人體有潛在危害的潤(rùn)滑介質(zhì)。德國(guó)的P.W.Gold 等人利用SFB442 計(jì)劃的資金資助，應(yīng)用PVD 技術(shù)在滾動(dòng)軸承的表面沉積薄膜，發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)軸承的抗磨性能明顯提高，表面沉積的薄膜完全可以替代極壓抗磨

8、添加劑的功能。德國(guó)的Joachim,Franz 等人利用PVD 技術(shù)制備WC/C 薄膜展示了極好的抗疲勞性能，高于含有EP 添加劑的潤(rùn)滑油，這個(gè)結(jié)果同樣得出了用涂層替代有害添加劑的可能性。德國(guó)亞琛技術(shù)大學(xué)材料科學(xué)學(xué)院的E.Lugscheider 等人在DFG（German Research Commission）的資助下，在100Cr6鋼上利用PVD 技術(shù)沉積適當(dāng)?shù)谋∧ず?，證明其抗疲勞強(qiáng)度顯著提高。另外，美國(guó)通用汽車公司已開(kāi)始在其VolvoS80 Turbo 型汽車的齒輪表面沉積薄膜以提高抗疲勞點(diǎn)蝕能力；著名的Timken 公司已推出命名為ES200 的齒輪表面薄膜；注冊(cè)商標(biāo)為MAXIT 的齒

9、輪涂層已在德國(guó)出現(xiàn)；注冊(cè)商標(biāo)分別為Graphit-iC 和Dymon-iC 的齒輪涂層在英國(guó)也已出現(xiàn)。作為機(jī)械傳動(dòng)中的重要零部件，齒輪在工業(yè)中具有重要的地位，因此研究陶瓷材料在齒輪上的應(yīng)用具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，應(yīng)用于齒輪上的工程陶瓷主要有以下幾種。2.1 TiN 圖4.鍍TiN齒輪離子鍍TiN陶瓷涂層是目前應(yīng)用最廣泛的一種表面改性涂層，具有高硬度、高粘著強(qiáng)度、低摩擦系數(shù)、良好的抗腐蝕性等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，特別是在刀具、模具行業(yè)。影響陶瓷涂層在齒輪上應(yīng)用的主要原因是陶瓷涂層與基體之間的結(jié)合力問(wèn)題。由于齒輪的工作條件和影響因素遠(yuǎn)比刀具、模具復(fù)雜，致使單一的TiN涂層在齒輪表面處理

10、上的應(yīng)用受到很大制約。陶瓷涂層雖然具有高硬度、低摩擦系數(shù)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，但脆性大，且難以獲得較厚的涂層，故需要硬度高、強(qiáng)度高的基體支撐涂層，才能發(fā)揮其特點(diǎn)。所以，陶瓷涂層多用于硬質(zhì)合金及高速鋼表面。而齒輪材料相對(duì)于陶瓷材料較軟，基體與涂層性質(zhì)差異較大，因此涂層和基體結(jié)合較差，對(duì)涂層支持不足，使得涂層在使用過(guò)程中容易發(fā)生脫落，非但不能發(fā)揮陶瓷涂層的優(yōu)勢(shì)，反而脫落的陶瓷涂層顆粒會(huì)對(duì)齒輪造成磨料磨損，加快齒輪的磨損失效。目前的解決方法是采用復(fù)合表面處理技術(shù)，改善陶瓷與基體間結(jié)合力。復(fù)合表面處理技術(shù)指物理氣相沉積涂層與其它表面處理工藝或涂層相結(jié)合，采用兩種單獨(dú)的表面/次表面對(duì)基體材料表面進(jìn)行改性，以獲

11、得單一表面處理工藝所不能達(dá)到的復(fù)合機(jī)械性能。通過(guò)離子氮化和PVD沉積TiN復(fù)合涂層是目前研究最多的一種復(fù)合涂層，等離子氮化基體與TiN陶瓷復(fù)合涂層具有較強(qiáng)的結(jié)合力，且耐磨性得到顯著提高。據(jù)文獻(xiàn)所述，具有優(yōu)良耐磨性和膜基結(jié)合力的TiN膜層的最佳厚度約為34m，若膜層厚度小于2m，則耐磨性提升不明顯；若膜層厚度大于5m則膜基結(jié)合力下降9。2.2多層、多組元TiN涂層隨著TiN涂層應(yīng)用的逐漸廣泛，對(duì)如何改善和提高TiN涂層的研究越來(lái)越多。近些年來(lái)，人們?cè)诙猅iN涂層的基礎(chǔ)上研制出了多組元涂層和多層涂層，如Ti-C-N，Ti-C-N-B，Ti-Al-N，Ti-B-N，(Tix,Cr1-x)N ，Ti

12、N/Al2O3等10。通過(guò)向TiN涂層中添加Al、Si等元素，可以提高涂層的抗高溫氧化性及硬度，而加入B等元素可提高涂層的硬度和附著強(qiáng)度。圖5 多層、多組元TiN膜齒輪由于多組元成分的復(fù)雜性，對(duì)此研究也存在很多爭(zhēng)議在對(duì)(Tix,Cr1-x)N多組元涂層的研究中，研究結(jié)果存在較大爭(zhēng)議。有人認(rèn)為(Tix,Cr1-x)N涂層是以TiN為基，Cr只能以置換固溶體的形式存在于TiN點(diǎn)陣中，而不能作為獨(dú)立的CrN相存在11；另外一些研究表明：(Tix,Cr1-x)N涂層中Cr原子直接置換Ti原子數(shù)量有限，其余的Cr則以單質(zhì)態(tài)存在或與N形成化合物。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：涂層中添加Cr能減小表面顆粒尺寸，提高硬度

13、，當(dāng)Cr的質(zhì)量百分含量達(dá)到3l時(shí)，涂層硬度達(dá)到最高值，但涂層的內(nèi)應(yīng)力也達(dá)最大值。龔海飛等12對(duì)TiN/Ti多層膜微觀結(jié)構(gòu)和氧化行為進(jìn)行了研究，單一TiN膜抗氧化性明顯差于多層膜，且多層膜由于具有較多的過(guò)度層，能夠有效緩解膜層內(nèi)應(yīng)力，減少膜層開(kāi)裂和剝落現(xiàn)象的發(fā)生，據(jù)龔海飛等人的試驗(yàn)得出，TiN/Ti多層膜能夠耐受550的高溫氧化而不發(fā)生顯著氧化。王海東等13對(duì)Ti1-xAlxN涂層中Al含量對(duì)涂層的影響進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明在Ti1-xAlxN涂層中，當(dāng)Al含量為52%時(shí)，涂層的顯微硬度達(dá)到3012HV，結(jié)合力和耐磨性較好；從經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮，使用獨(dú)立鈦、鋁靶比鈦合金靶成本低。2.3其他涂層除常用

14、的TiN涂層外，還有許多不同工程陶瓷被應(yīng)用在齒輪表面強(qiáng)化上。1.日本Y. Terauchi 等14研究了用氣相沉積法沉積碳化鈦或氮化鈦陶瓷齒輪的抗摩擦磨損的能力。齒輪在鍍覆之前，進(jìn)行了滲碳和拋光處理，使齒輪表面硬度達(dá)到HV720左右，表面的粗糙度為2.4m，碳化鈦陶瓷涂層通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備，氮化鈦用物理氣相沉積法(PVD)制備，陶瓷膜層厚度約為2m。通過(guò)在有油和干摩擦的情況下分別研究其摩擦磨損性能，發(fā)現(xiàn)鍍覆陶瓷涂層后齒輪副的抗咬合性和抗劃傷的能力得到大幅增強(qiáng)。2.化學(xué)鍍Ni-P與TiN的復(fù)合涂層15-17 通過(guò)預(yù)涂Ni-P作為過(guò)渡層，再沉積TiN制備復(fù)合涂層。研究表明，這種復(fù)合涂

15、層表面硬度得到一定程度的提高，涂層與基體結(jié)合較好，并且具有較佳耐磨性。3.WC/C，B4C薄膜18,19 日本技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系M. Murakawa等人利用PVD技術(shù)在齒輪表面沉積WC/C薄膜，在無(wú)油潤(rùn)滑的工況下，其使用壽命是普通淬火磨削齒輪的3倍；Franz J等利用PVD技術(shù)在FEZ-A和FEZ-C齒輪表面沉積WC/C與B4C薄膜，實(shí)驗(yàn)表明：PVD鍍層顯著減少齒輪摩擦，使齒輪不易出現(xiàn)熱膠接或膠合，提高了齒輪的承載能力。圖6 WC/C膜齒輪4. CrN薄膜 CrN薄膜與TiN薄膜類似，都具有較高的硬度，而且CrN膜抗高溫氧化性比TiN強(qiáng)，耐蝕性較好,其內(nèi)應(yīng)力較TiN膜層低，且韌性相對(duì)較好。

16、陳靈等20在高速鋼表面制備出具有優(yōu)異膜基結(jié)合力的耐磨TiAlCrN/CrN復(fù)合膜，還提出了多層膜的位錯(cuò)堆積理論，若兩層膜之間的位錯(cuò)能量區(qū)別較大，則發(fā)生在一層的位錯(cuò)將難以穿過(guò)其界面進(jìn)入另一層，從而在界面處形成位錯(cuò)的堆積，起到強(qiáng)化材料的作用。鐘彬等21研究了氮?dú)夂繉?duì)CrNx薄膜相結(jié)構(gòu)及摩擦磨損性能的影響，研究表明，隨著N2含量的增加薄膜中Cr2N（211）衍射峰逐漸減弱，CrN（220）峰逐漸增強(qiáng)，且薄膜表面大顆粒逐漸減少，表面趨于平整，當(dāng)N2通氣量為25ml/min時(shí)（靶源弧流為75A，負(fù)壓100V）沉積出的CrN薄膜具有良好的表面質(zhì)量、較好的硬度和優(yōu)良的耐磨性能。圖7 CrN膜齒輪5.超硬膜

17、 超硬膜指硬度大于40GPa、具有優(yōu)異耐磨、耐高溫性和低摩擦系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)的固體薄膜，主要是非晶金剛石膜和C-N膜。非晶金剛石膜具有非晶特性，沒(méi)有長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)，含有大量C-C四面體鍵，所以也被稱為四面體非晶碳膜。類金剛石涂層（DLC）作為一種非晶碳膜，具有諸多類似金剛石的優(yōu)良特性，如熱導(dǎo)率高、硬度高、彈性模量高、熱膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好、良好的耐磨性和較低的摩擦系數(shù)等。有研究表明在齒輪表面涂覆類金剛石膜可以延長(zhǎng)6倍使用壽命，抗疲勞性能也有顯著提高22。C-N膜，又稱無(wú)定型碳氮膜，其晶體結(jié)構(gòu)類似于-Si3N4共價(jià)化合物，因此也被被稱為-C3N4。Liu和Cohen等從第一性原理出發(fā)，采用贗

18、勢(shì)能帶計(jì)算法進(jìn)行嚴(yán)格的理論計(jì)算，確認(rèn)-C3N4具有較大的結(jié)合能，力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，至少能一亞穩(wěn)態(tài)存在，并且其彈性模量與金剛石相當(dāng)23，性能良好，能有效提高材料表面硬度和耐磨性，降低摩擦系數(shù)。 圖8 C-N膜齒輪6.其他合金耐磨涂層 一些合金耐磨涂層也被嘗試應(yīng)用在齒輪上，例如在45#鋼齒輪齒面沉積Ni-P-Co合金層，是合金層獲得超細(xì)晶粒組織，可延長(zhǎng)接觸疲勞壽命達(dá)1.1441.533倍24。還有學(xué)者研究在Cu-Cr-P合金鑄鐵齒輪齒面涂鍍Cu金屬層和Ni-W合金涂層，提高其接觸疲勞強(qiáng)度；在HT250鑄鐵齒輪齒面上涂鍍Ni-W和Ni-Co合金涂層，與未涂鍍的齒輪相比，耐磨性提高46倍25,26。圖9

19、其他合金耐磨涂層3.齒輪測(cè)試方法齒輪性能測(cè)試主要在齒輪試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行如圖所示。圖10 齒輪試驗(yàn)臺(tái)3.1齒輪接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)需按照GB/T14229 93中規(guī)定進(jìn)行。試驗(yàn)應(yīng)使用功率流封閉式結(jié)構(gòu)的齒輪試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)的中心距一般為90150mm，試驗(yàn)齒輪線速度為816m/s。試驗(yàn)機(jī)的精度應(yīng)不低于試驗(yàn)齒輪所要求的精度，試驗(yàn)機(jī)應(yīng)具有以下基本功能：1、齒輪斷齒時(shí)自動(dòng)停機(jī)；2、有保證齒輪良好潤(rùn)滑的循環(huán)盆友潤(rùn)滑系統(tǒng)；3、有潤(rùn)滑油油墨度控制裝置，回油溫度控制在60以下；4、有循環(huán)次數(shù)記錄裝置，其記錄誤差不大于0.1%。齒輪接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)是以齒面點(diǎn)蝕損傷程度作為接觸疲勞失效的判據(jù)。判別方法有單

20、齒點(diǎn)蝕面積率和齒輪副點(diǎn)蝕面積率兩種（詳見(jiàn)GB/T14229 93齒輪接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)方法）。試驗(yàn)步驟：1、按照國(guó)標(biāo)要求對(duì)齒輪試驗(yàn)機(jī)的性能進(jìn)行校驗(yàn)；2、清洗試驗(yàn)齒輪后目測(cè)檢車，齒面不得有腐蝕、銹蝕或其他形式的損傷，對(duì)試驗(yàn)齒輪、輪齒及齒面進(jìn)行編號(hào)；3、試驗(yàn)齒輪安裝后應(yīng)檢查齒面接觸情況，按照國(guó)標(biāo)要求進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)加載至試驗(yàn)載荷，齒面沿工作齒寬方向接觸斑點(diǎn)不小于90%，沿齒高方向接觸斑點(diǎn)不小于80%。在試驗(yàn)中，應(yīng)經(jīng)常檢查試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況并控制油溫，對(duì)靜態(tài)加載的試驗(yàn)機(jī)應(yīng)根據(jù)卸載情況確定重新加載的時(shí)間間隔，并做詳細(xì)記錄；根據(jù)試驗(yàn)齒輪的接觸應(yīng)力大小確定齒面檢查時(shí)間間隔，試驗(yàn)初期可用10倍放大鏡觀察齒面，

21、發(fā)現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕損傷后應(yīng)及時(shí)根據(jù)損傷形貌及擴(kuò)展趨勢(shì)縮短檢查的時(shí)間間隔，以便準(zhǔn)確記錄達(dá)到齒面點(diǎn)蝕損傷極限時(shí)的循環(huán)次數(shù)，若檢查齒面時(shí)點(diǎn)蝕面積率已超過(guò)點(diǎn)蝕損傷極限，則去該段時(shí)間間隔的一半做為該間隔達(dá)到齒面失效時(shí)的時(shí)間；試驗(yàn)中需對(duì)點(diǎn)蝕損傷的形貌、位置、該齒面的齒序號(hào)及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)進(jìn)行跟蹤檢查，并作描述和記錄，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)膜或照相；若試驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕而出現(xiàn)了其他損傷，則應(yīng)仔細(xì)記錄損傷的變化情況，并應(yīng)改善潤(rùn)滑條件及運(yùn)轉(zhuǎn)條件，當(dāng)出現(xiàn)中等磨損或膠合時(shí)，判斷為非接觸疲勞失效，該數(shù)據(jù)不能作為試驗(yàn)點(diǎn)。3.2齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)按照GB/T14230 93進(jìn)行。彎曲疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)有兩種試驗(yàn)方法

22、：A試驗(yàn)法 使用功率流封閉式結(jié)構(gòu)齒輪試驗(yàn)機(jī)（實(shí)驗(yàn)條件和流程同接觸疲勞測(cè)試）；B試驗(yàn)法 使用脈沖疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求及齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)卡具，對(duì)試驗(yàn)齒輪的輪齒進(jìn)行脈動(dòng)加載，直至齒輪出現(xiàn)彎曲疲勞失效或越出，試驗(yàn)終止并獲得輪齒在試驗(yàn)應(yīng)力下的一個(gè)壽命數(shù)據(jù)。試驗(yàn)中，脈搏動(dòng)載荷僅加載在實(shí)驗(yàn)輪齒上，試驗(yàn)齒輪不作嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)，所選取的試驗(yàn)輪齒與加過(guò)載荷的輪齒至少間隔一個(gè)輪齒，每個(gè)試驗(yàn)齒輪可得若干試驗(yàn)點(diǎn)，最終按照不同試驗(yàn)點(diǎn)組合測(cè)定試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞特性曲線及彎曲疲勞極限應(yīng)力。齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)失效判據(jù)：1.齒根出現(xiàn)疲勞裂紋；2.載荷或頻率下降5%10%；3.發(fā)生沿齒根斷裂。3.3 齒輪噪聲測(cè)試齒輪裝置的振動(dòng)有

23、兩種測(cè)量形式：一種是測(cè)量箱體的振動(dòng)；另一種是測(cè)量軸的振動(dòng)。對(duì)采用滾動(dòng)軸承作支承的齒輪裝置，當(dāng)軸承徑向間隙較小，軸承和箱體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也較小時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用箱體振動(dòng)測(cè)量。對(duì)采用普通滑動(dòng)軸承作支承的齒輪裝置，采用軸振動(dòng)測(cè)量或箱體振動(dòng)測(cè)量均可。但在一定側(cè)頻率范圍內(nèi)（典型的為0500Hz），采用軸振動(dòng)測(cè)量可獲得用箱體振動(dòng)測(cè)量不易得到的詳細(xì)信息。箱體振動(dòng)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是有較寬的頻率范圍和動(dòng)態(tài)特性范圍，為齒輪嚙合頻率的分析提供必要的依據(jù)。 軸的振動(dòng)測(cè)量通常采用非接觸式傳感器：測(cè)量?jī)x器必須能夠讀出振動(dòng)唯一的峰值。當(dāng)軸的旋轉(zhuǎn)速度小于3000r/min、信號(hào)頻率小于200Hz且表面摩擦速度小于30m/s。軸的振動(dòng)唯一

24、應(yīng)相對(duì)于箱體進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)使用非接觸式傳感器，傳感器應(yīng)安裝在盡可能靠近軸承的地方并且固定在箱體剛性較好的部位.應(yīng)測(cè)量軸3個(gè)相互垂直方向上的振動(dòng)，其中的一個(gè)方向應(yīng)與軸線平行。每根軸上必須有一個(gè)軸向傳感器。 箱體的振動(dòng)測(cè)量通常采用地震式傳感器：測(cè)量?jī)x器包括一個(gè)具有準(zhǔn)確的均方根整流特性的電動(dòng)式儀器，能確定振動(dòng)速度（mm/s）的均方根值。傳感器的安裝方法會(huì)影響傳感器的頻率響應(yīng)，傳感器應(yīng)采用螺釘或螺栓或粘接材料固定。對(duì)于輕型的加速度計(jì)，如果輪齒嚙合的最大基礎(chǔ)頻率小于1000Hz、振動(dòng)頻率不大于3000Hz時(shí)，可采用磁力固定，不允許采用手持式接觸測(cè)量。測(cè)量時(shí)應(yīng)在箱體上剛性較好的部位如軸承座處測(cè)量箱體的振動(dòng)，

25、不應(yīng)在不支承軸承的箱體部位測(cè)量。測(cè)量應(yīng)在3個(gè)相互垂直的方向上進(jìn)行，3個(gè)方向重的2個(gè)必須位于齒輪回轉(zhuǎn)軸線相垂直的平面內(nèi)，這個(gè)平面最好是水平平面或垂直平面。 試驗(yàn)可具體參照GB/T6404-2005齒輪裝置的驗(yàn)收規(guī)范中的相關(guān)要求。參考文獻(xiàn)1. 曲敬信,汪鴻宏.表面工程手冊(cè)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998.2. 日本機(jī)械學(xué)會(huì)技術(shù)資料出版分科.齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)資料M.李茹貞,趙清慧,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984.3. 張津,程曉萍.齒輪處理及齒輪表面工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀J.機(jī)械工藝師,1999(2):36-39.4. 鄒家生,許峰,盧龍.齒輪表面改性技術(shù)研究現(xiàn)狀J.江蘇科技大學(xué)學(xué)報(bào),2009,4(23

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