Formes courantes de défaillance des engrenages et mesures préventives

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1. Les modes de défaillance des engrenages

Il existe de nombreux types d’engrenages ayant des utilisations différentes. Dans le processus de production et d'application réel, les modes de défaillance des engrenages sont également variés. La défaillance des engrenages se produit généralement à la surface des dents et se produit rarement dans d’autres pièces. Selon les raisons de la défaillance de l'engrenage pendant le fonctionnement, les modes de défaillance courants des engrenages peuvent être analysés, à l'exception des dents d'engrenage cassées, de la surface des dents collée, de la fatigue de la surface des dents, des piqûres et de la surface des dents. Usure, déformation plastique, etc.

1.1 Rupture d'engrenage

La rupture des dents d’engrenage est une forme de défaillance finale très dangereuse. Selon différentes causes, elle est divisée en rupture de surcharge, rupture de fatigue et rupture aléatoire.

1.1.1 Rupture due à une surcharge

Lorsque la surface de la dent est soumise à une charge d'impact excessive, la contrainte de la dent d'engrenage dépasse sa contrainte limite et une rupture par surcharge se produit, qui est généralement une surcharge à court terme. Lorsque la dent de l'engrenage se brise en raison d'une surcharge, la section transversale présente une zone de rayonnement radiale ou à chevrons, la direction du rayonnement est à peu près parallèle à la direction de propagation des fissures, le centre de rayonnement est la source de fracture et la surface de fracture montre la ligne de fatigue. du modèle de coque, et l'engrenage en fonte est sujet à une rupture de surcharge.

1.1.2 Fracture de fatigue

Sous l'action d'un chargement cyclique, la contrainte de flexion au niveau de la racine de la dent est la plus importante et la contrainte est concentrée. Lorsque la limite de fatigue est dépassée, une fracture par fatigue est susceptible de se produire au niveau du congé de la racine de la dent. À mesure que le temps de travail et le nombre de cycles augmentent, plusieurs fois par action répétée, les fissures se dilatent et s'approfondissent progressivement, conduisant finalement à une rupture par fatigue des dents de l'engrenage. De nombreux facteurs provoquent la rupture des dents d'engrenage en raison de la fatigue, tels que des matériaux d'engrenage inappropriés, une faible précision d'usinage, de petits congés de transition au niveau de la racine de la dent et une estimation insuffisante de la charge réelle lors de la conception.

1.1.3 Fracture aléatoire

Lorsque le matériau de l'engrenage est défectueux et décollé pour former une concentration de contrainte locale excessive au niveau de la fracture, cela provoquera une fracture aléatoire. La forme de la fracture est similaire à celle d’une fracture de fatigue générale. Cet échec est en réalité un échec secondaire.

1.2 Collage de la surface dentaire

Dans les transmissions à grande vitesse et à usage intensif, l'huile lubrifiante est détruite en raison de l'augmentation de la température de la zone d'engrènement, de sorte que les métaux de la surface des deux dents entrent directement en contact et se lient directement l'un à l'autre. À mesure que la surface de la dent glisse relativement, le métal de la surface de la dent, plus mou, est arraché dans la direction du glissement pour former des rainures. Ce phénomène est le collage. Selon leurs différentes caractéristiques et raisons, les collages peuvent être divisés en quatre types : les collages légers, les collages moyens, les collages destructifs et les collages partiels. Le collage des surfaces des dents provoquera une forte usure et une forte chaleur, ce qui entraînera une transmission instable, ce qui entraînera la mise au rebut des engrenages.

1.3 Piqûres à la surface des dents

Lorsque l'engrenage fonctionne, la contrainte de contact générée en tout point de la surface d'engrènement change en fonction du cycle de pulsation. Lorsque la contrainte de contact de la surface de la dent dépasse la contrainte limite de contact du matériau, la couche superficielle de la surface de la dent produira de fines fissures et fissures de fatigue. L'expansion de la couche superficielle de particules métalliques se décolle et forme de petites piqûres, communément appelées piqûres. La corrosion par piqûre réduira la surface d'appui de la surface de la dent, provoquera des chocs et du bruit et brisera les dents de l'engrenage dans les cas graves. Lorsque la zone de piqûres dépasse la hauteur des dents et que la largeur des dents est de 60 %, de nouvelles pièces doivent être remplacées.

1.4 Usure de la surface des dents

Il existe deux types d'usure de la surface des dents : (1), l'usure abrasive causée par des particules dures (telles que de la limaille de fer, du sable, etc.) pénétrant entre les surfaces des dents ; (2) en raison du frottement mutuel des surfaces des dents. Après une usure excessive, une grande quantité de matériau sur la surface de travail est usée et la forme du profil de la dent est endommagée, ce qui entraîne souvent de graves bruits et vibrations, et finalement conduit à une défaillance de la transmission. Par conséquent, l’usure de la surface des dents des engrenages importants ne doit pas dépasser 10 % de l’épaisseur originale des dents. Généralement, l'usure de la surface de la dent de l'engrenage ne doit pas dépasser 20 à 30 % de l'épaisseur de la dent selon l'usage de l'équipement. S'il dépasse la norme, il doit être remplacé.