Γιατί το σπάσιμο των δοντιών εμφανίζεται πάντα στη ρίζα και το κοίλωμα σχηματίζεται κατά προτίμηση κάτω από τη γραμμή βήματος

Σε βάθος διερεύνηση σε δύο μεγάλες βλάβες κόπωσης γραναζιών (Στήλη γραναζιών 08 · Μέρος 1) Συγγραφέας: Chen Yaming (ANSV Transmission Engineering & Micro Actuator Laboratory) Ειδικότητες: Μηχανική μετάδοσης γραναζιών · Κόπωση επαφής και κάμψης · Fractographic Metallurgical Diagnosis · Drivetrain Dynamics

Υπόβαθρο υπόθεσης

Καταγραφή της αντιμετώπισης προβλημάτων ξαφνικού σπασίματος των δοντιών και συσσωρευμένων κοιλοτήτων επιφάνειας κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής 800 ωρών επιταχυνόμενης ζωής σε πάγκο για κιβώτιο ταχυτήτων υψηλής αναλογίας.

Οι επαγγελματίες που εργάζονται σε μηχανικό κιβώτιο ταχυτήτων, ενεργοποιητές επί του οχήματος, βιομηχανικούς μειωτήρες ή συνδέσμους ρομπότ ακριβείας έχουν πιθανότατα βιώσει αυτή τη συγκλονιστική στιγμή μπροστά σε έναν πάγκο ζωής αξιοπιστίας.

Ένα πλήρως φορτωμένο πρωτότυπο δοκιμής συνεχούς λειτουργίας, που αρχικά λειτουργούσε με σταθερό ήχο χαμηλής δικτύωσης, διακόπτεται ξαφνικά από μια απότομη, τραχιά μεταλλική πρόσκρουση. Συνοδευόμενο από βίαιο τίναγμα ολόκληρης της μονάδας, το ρεύμα του κινητήρα οδήγησης εκτοξεύεται στο όριο προστασίας, προκαλώντας διακοπή λειτουργίας έκτακτης ανάγκης πάγκου.

Όταν αφαιρείται το βαρύ κάλυμμα του κιβωτίου ταχυτήτων από χυτοσίδηρο, αναδύεται μια έντονη μυρωδιά οξειδωμένου λαδιού κινητήρα σε υψηλή θερμοκρασία. Λαμβάνοντας έναν φακό υψηλής έντασης στη σκοτεινή λεκάνη λιπαντικού, ένα στρώμα από αστραφτερά μεταλλικά υπολείμματα εναποτίθεται στο κάτω μέρος.

Αφαιρείται ο κύριος άξονας, τοποθετείται στον πάγκο εργασίας και καθαρίζεται από μόλυνση λαδιού. Κάθε μηχανικός στο εργοτάξιο συνοφρυώνεται αμέσως: Στον κύριο μηχανισμό οδήγησης, δύο δόντια είναι εντελώς σπασμένα στη ρίζα, με οδοντωτές επιφάνειες κατάγματος. Στις υπόλοιπες παρακείμενες πλευρές των δοντιών, πυκνές συστάδες κοίλων κοιλωμάτων μεγέθους σησαμιού κατανέμονται στην περιοχή του αδρανούς κάτω από τη γραμμή του βήματος, τραχιές και αιχμηρές στην αφή, ακριβώς σαν χαραγμένες από ισχυρό οξύ.

Αφίσα εξωφύλλου

Γιατί το σπάσιμο των δοντιών εμφανίζεται πάντα στη ρίζα και το κοίλωμα σχηματίζεται κατά προτίμηση κάτω από τη γραμμή βήματος – Πλήρες αρχείο έρευνας δύο μεγάλων αποτυχιών κόπωσης γραναζιών

Έπειτα έρχεται η διαφωνία με τον προμηθευτή: Ο κατασκευαστής των εργαλείων επιμένει ότι τα δόντια κόπηκαν από πολλαπλή υπερφόρτωση πρόσκρουσης που προκλήθηκε από απότομο σταμάτημα έκτακτης ανάγκης του κινητήρα. Ο προμηθευτής κινητήρα αντεπιτίθεται ότι το ρεύμα λειτουργίας του κιβωτίου ταχυτήτων παρέμεινε σταθερό, ισχυριζόμενος ότι η αστοχία προέρχεται από κακώς φινιρισμένα φιλέτα ρίζας και υπερβολικά εύθραυστη ενανθράκωση και απόσβεση που προκάλεσε κάταγμα κόπωσης.

Όσον αφορά τις πυκνές λακκούβες στις πλευρές των δοντιών, ορισμένοι υποψιάζονται λειαντική φθορά που προκαλείται από σωματίδια χυτοσιδήρου αναμεμειγμένα σε λιπαντικό λάδι. Άλλοι υποστηρίζουν ότι η σκληρότητα της επιφάνειας του δοντιού δεν πληρούσε τις προδιαγραφές και υποχώρησε υπό συμπίεση.

Ο καθένας κρατάει ένα μεγεθυντικό φακό και παραμένει στη δική του γνώμη.

Μεταξύ όλων των καταστάσεων ζημιάς στο κιβώτιο ταχυτήτων, το σπάσιμο των δοντιών και το άνοιγμα της επιφάνειας των δοντιών είναι οι δύο πιο συχνοί και καταστροφικοί τρόποι αστοχίας κόπωσης.

Δεν είναι ούτε μυστηριώδη φαινόμενα ούτε τυχαία ατυχήματα. Κάθε ραγισμένη διατομή και κάθε μικροσκοπικό λάκκο ασπίδας ακολουθεί αυστηρά τους φυσικούς νόμους της μηχανικής των υλικών, της ελαστικότητας επαφής και της λίπανσης υγρών.

Παραμερίζοντας τις ξηρές θεωρίες σχολικών βιβλίων, συνδυάζουμε πραγματικά δεδομένα δοκιμών πάγκου και επιφάνειες μικροσκοπικών καταγμάτων από την πρακτική στο πεδίο για να διευκρινίσουμε διεξοδικά: Γιατί πάνω από το 85% των καταγμάτων των δοντιών συμβαίνουν στη ρίζα. γιατί το κοίλωμα της επιφάνειας των δοντιών συγκεντρώνεται πυκνά στη συγκεκριμένη ζώνη κάτω από τη γραμμή βήματος; και πώς το λιπαντικό δρα σαν «μεταλλική σφήνα» και δημιουργεί βίαια κοιλώματα μέσα στο χάλυβα.

The King of Catastrophic Damage: Tooth Breakage

Το σπάσιμο των δοντιών είναι η πιο καταστροφική καταστροφική βλάβη στο εσωτερικό των κιβωτίων ταχυτήτων. Μόλις ένα δόντι αποκολληθεί μερικώς ή πλήρως, το πεσμένο σκληρυμένο χαλύβδινο θραύσμα παγιδεύεται ανάμεσα σε παρακείμενους περιστρεφόμενους χώρους δοντιών, προκαλώντας αμέσως το κλιμακωτό κάταγμα του δοντιού, τη δόνηση κάμψης-στρέψης άξονα ή ακόμα και έκρηξη περιβλήματος.

Εξετάζοντας προσεκτικά τις επιφάνειες κατάγματος με φακό, η ίδια η μεταλλική μικροδομή μπορεί να «αποκαλύψει την αιτία θανάτου».

Εικόνα 1 · Μοντέλο δύναμης κάμψης δοκού προβόλου του δοντιού του γραναζιού, εφαπτομένης κρίσιμης τομής ISO 30° και διανυσματική ανάλυση μηχανικού διαχωριστικού τριών σταδίων στην επιφάνεια θραύσης

1. Γιατί πάνω από το 85% των καταγμάτων συμβαίνουν στη ρίζα των δοντιών

Κατά τη διάρκεια της δικτύωσης, κάθε δόντι γραναζιού μπορεί να απλοποιηθεί ως δοκός προβόλου που υπόκειται σε εναλλασσόμενο εγκάρσιο φορτίο. Όταν το ζευγάρωμα δόντι ολισθαίνει στο υψηλότερο σημείο επαφής με ένα δόντι (HPSTC), ολόκληρο το κανονικό φορτίο Fn του ζεύγους γραναζιών φέρει αποκλειστικά αυτό το δόντι. Η ροπή κάμψης στη ρίζα του δοντιού M = Fn × h φτάνει τη μέγιστη τιμή της.

Αυτή τη στιγμή υπάρχουν αντίθετες καταστάσεις τάσης και στις δύο πλευρές της ρίζας του δοντιού: Εφελκυστική πλευρά: υπόκειται σε εξαιρετικά υψηλή εφελκυστική τάση. Συμπιεστική πλευρά: υπόκειται στην αντίστοιχη θλιπτική τάση.

Ένας σιδερένιος κανόνας στη μηχανική των μηχανικών υλικών: η αντοχή σε εφελκυσμό του χάλυβα είναι πολύ χαμηλότερη από το όριο θλίψης του.

Πιο κρίσιμα, η μετάβαση από το προφίλ του δοντιού στο φιλέτο ρίζας παρουσιάζει μια απότομη αλλαγή διατομής, δημιουργώντας εγγενή έντονη συγκέντρωση στρες.

Στη μηχανική οδοντωτών τροχών, η μέθοδος εφαπτομένης ISO 30° υιοθετείται για τον εντοπισμό της ασθενέστερης διατομής στη ρίζα του δοντιού: Σχεδιάστε δύο εφαπτόμενες στην καμπύλη μετάβασης της ρίζας, σχηματίζοντας γωνία 30° με τον κεντρικό άξονα των δοντιών και τέμνοντας η μία την άλλη. Η γραμμή σύνδεσης sF μεταξύ των δύο εφαπτομένων σημείων αντιπροσωπεύει τη γεωμετρικά κρίσιμη διατομή με μέγιστη συγκέντρωση τάσης και ελάχιστο συντελεστή τομής κάμψης στη ρίζα του δοντιού!

Κάτω από εκατομμύρια κύκλους κυμαινόμενης κάμψης, ακόμα κι αν η καταπόνηση εργασίας είναι πολύ μικρότερη από την αντοχή διαρροής του υλικού, ένα μικροσκοπικό σημάδι εργαλείου μηχανουργικής κατεργασίας, η μικρορωγμή λείανσης ή η μικροσκοπική συμπίεση στο φιλέτο στην εφελκυστική πλευρά της ρίζας του δοντιού θα προκαλέσει μικροολισθήσεις και θα ανοίξει την πρώτη ρωγμή - γεννιέται η αιτία κόπωσης.

Σχήμα 2 · Μακρομορφολογία του βιομηχανικού γραναζιού έναρξης ρωγμής από κόπωση ρίζας δοντιού, διάδοση ρωγμών κατά μήκος του κρίσιμου τμήματος 30° και κάταγμα πλήρους δοντιού (με δείκτη κλίμακας εκατοστών)

Κοιτάξτε αυτήν την πραγματική φωτογραφία αποτυχίας κόπωσης βιομηχανικού γραναζιού: στα δύο αριστερά δόντια, μια βαθιά ρωγμή που διαδίδεται εγκάρσια κατά μήκος του κρίσιμου τμήματος 30° είναι σαφώς ορατή στο φιλέτο ρίζας στην εφελκυστική πλευρά. Τα δύο δεξιά δόντια αποτυγχάνουν εντελώς να αντέξουν το φορτίο κάμψης στους επόμενους εναλλασσόμενους κύκλους και σπάνε εντελώς στη ρίζα.

2. Προσδιορίστε τον μηχανισμό αστοχίας τριών σταδίων από επιφάνειες κατάγματος κάτω από μικροσκόπιο

Κατά την επιθεώρηση επιφανειών σπασίματος κόπωσης κάτω από στερεοσκοπικά και μεταλλογραφικά μικροσκόπια, παρουσιάζουν ξεχωριστή μακροσκοπική μορφολογία σαν εγχειρίδιο, χωρισμένη σε τρία στάδια:

Ζώνη Προέλευσης ΚόπωσηςΒρίσκεται πάντα στην επιφάνεια του φιλέτου της ρίζας της πλευράς εφελκυσμού. Μακροσκοπικά εμφανίζεται ως μια επίπεδη, λεία, ακόμη και ελαφρώς γυαλιστερή σκούρα μικροσκοπική κηλίδα. Αυτό το αποτέλεσμα στίλβωσης σχηματίζεται στην αρχή της έναρξης της ρωγμής, καθώς οι δύο ζευγαρωμένες επιφάνειες μικρο-θραύματος ανοίγουν και κλείνουν επανειλημμένα υπό εναλλασσόμενο φορτίο.

Ζώνη διάδοσης ρωγμών (σημάδια παραλίας)Οι ρωγμές αναπτύσσονται σταδιακά προς τα μέσα από την προέλευση της κόπωσης. Τακτικά ομόκεντρα κυκλικά μοτίβα κυματισμών σχηματίζονται στην επιφάνεια του κατάγματος, γνωστά ως σημάδια παραλίας ή ραβδώσεις κόπωσης στη μηχανική. Το κέντρο αυτών των κυματισμών δείχνει ακριβώς πίσω στην προέλευση της κόπωσης, ακριβώς όπως οι κυματισμοί που εξαπλώνονται στο νερό.

Τα λεπτά και πυκνά σημάδια παραλίας υποδηλώνουν μεγάλο αριθμό κύκλων εναλλασσόμενου στρες, τυπική κόπωση υψηλού κύκλου. Τα σημάδια σε μεγάλες αποστάσεις υποδηλώνουν συχνή βαριά κρουστική φόρτιση.

Τελική ζώνη ταχείας κατάγματοςΚαθώς η ρωγμή καταναλώνει το μεγαλύτερο μέρος της διατομής, η εναπομείνασα άθικτη μεταλλική επιφάνεια συρρικνώνεται συνεχώς. Μέχρις ότου σε μια στιγμή, η υπολειπόμενη διατομή δεν μπορεί πλέον να αντέξει ένα κανονικό φορτίο πλέγματος και να συμβεί ξαφνικό ασταθές σχίσιμο. Η επιφάνεια του κατάγματος φαίνεται τραχιά και θαμπή. για τα σκληρυμένα με ενανθράκωση πλευρικά δόντια, μπορούν να παρατηρηθούν γυαλιστεροί μεταλλικοί κόκκοι διάσπασης, ενώ τα μαλακά γρανάζια δείχνουν θαμπά γκρίζα χείλη διάτμησης.

Εάν εντοπιστεί μια μοναδική πηγή κόπωσης που τυλίγεται από λεπτά σημάδια παραλίας στην επιφάνεια του κατάγματος, ο ισχυρισμός του προμηθευτή για "ξαφνική ακραία υπερφόρτωση" καταρρέει αμέσως - πρόκειται για 100% αποτυχία κόπωσης κάμψης της ρίζας των δοντιών.

Σχήμα 3 · Μακρομεταλλογραφική διάγνωση τυπικού εναλλασσόμενου κατάγματος κόπωσης σε κάμψη με τρεις χαρακτηριστικές ζώνες: ① Ζώνη προέλευσης κόπωσης, ② ζώνη διάδοσης σημαδιού παραλίας και ③ Τελική ασταθής ζώνη γρήγορης θραύσης

Σημειώνουμε την τυπική επιφάνεια θραύσης λόγω κόπωσης κάμψης κάτω από στερεοσκοπικό μικροσκόπιο: Το κόκκινο πλαίσιο στο κάτω μέρος σηματοδοτεί ① την προέλευση της κόπωσης που προκαλείται από τη συγκέντρωση τάσεων. Η σκούρα ημιελλειπτική περιοχή στο μπλε πλαίσιο στη μέση είναι ② σημάδια παραλίας που διαδίδονται προς τα έξω σαν κυματισμοί. Κάθε ομόκεντρος δακτύλιος καταγράφει τη μικροσκοπική διαδρομή διάδοσης του εναλλασσόμενου φορτίου μέσα στο μέταλλο. Η μεγάλη τραχιά λευκή περιοχή στην κορυφή είναι ③ το τελικό γρήγορο κάταγμα μετά την εξάντληση της αποτελεσματικής φέρουσας διατομής. Με αυτές τις τρεις ζώνες να εντοπιστούν, η αλήθεια πίσω από το κάταγμα αποκαλύπτεται πλήρως.

3. Δύο πρόσθετοι τρόποι θραύσης δοντιών: Υπερφόρτωση εύθραυστου κατάγματος & κοπής άκρων

Δεν προέρχονται όλα τα κατάγματα των δοντιών από την κόπωση:

Θραύση υπερφόρτωσης: Σε περιπτώσεις ξαφνικής μηχανικής κρίσης, πέδησης έκτακτης ανάγκης ή πολλαπλής πρόσκρουσης, δεν υπάρχουν σημάδια παραλίας στο κάταγμα. Ολόκληρη η επιφάνεια παρουσιάζει τραχιά κρυσταλλική εύθραυστη μορφολογία σχισίματος.

Σπάσιμο άκρων και θρυμματισμός μύτης: Εάν αντί για πλήρες σπάσιμο των δοντιών, μια τριγωνική εγκοπή ξεκολλήσει στο ένα άκρο της όψης του δοντιού σε λοξή γωνία περίπου 45°, η βασική αιτία συνήθως δεν βρίσκεται στο ίδιο το υλικό του γραναζιού, αλλά στην ακαμψία του άξονα και στην ευθυγράμμιση του συγκροτήματος. Η παραμόρφωση της κάμψης του άξονα ή το υπερβολικό διάκενο του ρουλεμάν οδηγεί σε κακή επαφή με τα δόντια πλήρους πλάτους. Όλο το φορτίο συγκεντρώνεται σε λίγα χιλιοστά στο άκρο του δοντιού (σοβαρή κακή ευθυγράμμιση κατανομής φορτίου), με αποτέλεσμα τοπική υπερφόρτωση διάτμησης και θρυμματισμό των άκρων.

Λιπαντικό Μετατρέπεται σε Μεταλλική Σφήνα: Κοπώσεις στην επιφάνεια των δοντιών

Εάν το σπάσιμο των δοντιών είναι ξαφνικό θανατηφόρο "οξεία εγκεφαλική αιμορραγία", το άνοιγμα της επιφάνειας των δοντιών είναι ο πιο συνηθισμένος "χρόνιος καρκίνος" στο εσωτερικό των κιβωτίων ταχυτήτων.

Στους κλειστούς λιπαντικούς μειωτήρες, το τρύπημα ξεκινά με μερικές μικροσκοπικές τρύπες. Με τη συνεχή λειτουργία του μηχανήματος, οι τρύπες καρφίτσας συνδέονται γρήγορα σε πυκνούς λάκκους σαν κρατήρες. Τελικά μεγάλες επιφάνειες σκληρυμένου στρώματος πέφτουν και ο θόρυβος αυξάνεται από αχνό θρόισμα σε έντονο βρυχηθμό.

Σχήμα 4 · Ερτζιανή τάση επαφής, αιχμή υποεπιφανειακής διατμητικής τάσης στα 0,78b και πλήρης διανυσματική ανάλυση μικροδιεργασίας της επίδρασης υδραυλικής διάσπασης σφήνας του λιπαντικού λαδιού

1. Γιατί οι ρωγμές εκκινούν 0,78b κάτω από την επιφάνεια

Πολλοί αρχάριοι υποθέτουν ότι η φθορά από επαφή δημιουργεί ρωγμές που ξεκινούν ακριβώς από την πιο εξωτερική επιφάνεια των δοντιών. Ωστόσο, η ελαστική μηχανική επαφής Hertzian αποκαλύπτει μια αντίθετη φυσική αλήθεια: Όταν δύο καμπύλες επιφάνειες συμπιέζονται μεταξύ τους υπό κανονική δύναμη, η πραγματική ζώνη επαφής είναι μια στενή ελλειπτική λωρίδα με μισό πλάτος b. Η ολοκλήρωση της τάσης ελαστικού πεδίου δείχνει: Η πιο εξωτερική επιφάνεια του δοντιού φέρει τριαξονική θλιπτική τάση και η μέγιστη θλιπτική τάση Hertz εμφανίζεται στο κέντρο της επιφάνειας. Ωστόσο, οι δικτυωμένες δομές από μεταλλικά υλικά φοβούνται πολύ περισσότερο τη διατμητική τάση από τη θλιπτική τάση.

Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η κορυφαία ορθογώνια μέγιστη διατμητική τάση τ_max ≈ 0,304 σ_Hmax ΔΕΝ εμφανίζεται στην επιφάνεια του δοντιού, αλλά ελλοχεύει στο βάθος της επιφάνειας z ≈ 0,78b.

Αυτό μοιάζει με το «χτύπημα μέσα από το βουνό» στα μυθιστορήματα πολεμικών τεχνών. Η επιφάνεια του δοντιού παραμένει οπτικά άθικτη, ωστόσο δεκάδες έως εκατοντάδες μικρά από κάτω, τα πλέγματα υλικού υφίστανται επαναλαμβανόμενη έντονη διατμητική ζύμωση σε δεκάδες εκατομμύρια κύκλους κύλισης.

Η ολίσθηση των ορίων των κόκκων και οι άκρες μικροενσωμάτωσης στο υπέδαφος σκίζονται πρώτα, δημιουργώντας αόρατες αρχικές ρωγμές κόπωσης. Αυτές οι ρωγμές στη συνέχεια αναπτύσσονται προς την επιφάνεια του δοντιού με λοξή γωνία 30°~45°, μέχρι να εισχωρήσουν στην επιφάνεια και να σχηματίσουν μικροσκοπικά ανοίγματα.

2. Αιώνων παζλ: Γιατί το Pitting Concentrates Below the Pitch Line

Κατά την επιθεώρηση των γραναζιών με κουκούτσι, οι μηχανικοί παρατηρούν ένα χαρακτηριστικό μοτίβο: Οι άκρες των δοντιών σπάνια αναπτύσσουν τρύπες, σχεδόν κανένα λάκκο δεν εμφανίζεται ακριβώς στον κόμβο του κύκλου βήματος. Όλα τα πυκνά λάκκους συγκεντρώνονται σταθερά στη ζώνη dedendum ακριβώς κάτω από τη γραμμή του γηπέδου.

Τρεις συνυφασμένες μηχανικές κινητήριες δυνάμεις ευθύνονται για αυτήν την ισχυρή προνομιακή θέση:

Κινητήρια Δύναμη 1: Αρνητικό συρόμενο άνοιγμα ρωγμή στο στόμαΤο δικτυωτό οδοντωτό τροχό δεν είναι καθαρή κύλιση. Στον κόμβο γραμμής βήματος, σχετική ταχύτητα ολίσθησης vs = 0, η οποία αντιπροσωπεύει την καθαρή κύλιση. Στη ζώνη του βαθουλώματος κάτω από τη γραμμή του βήματος, η εφαπτομενική ταχύτητα ολίσθησης είναι αντίθετη από την κατεύθυνση κύλισης, που ορίζεται ως η αρνητική ζώνη ολίσθησης.

Κάτω από αρνητική ολίσθηση, η δύναμη τριβής δείχνει μακριά από τον κόμβο προς τη ρίζα του δοντιού. Αυτή η κατεύθυνση είναι εξαιρετικά επικίνδυνη: ανοίγει την άκρη των λοξών υποεπιφανειακών ρωγμών, διατηρώντας τα ανοίγματα ρωγμών συνεχώς σε κατάσταση ανοίγματος εφελκυσμού.

Δύναμη κίνησης 2: Το λιπαντικό γίνεται υδραυλική σφήναΑυτός είναι ένας από τους πιο εντυπωσιακούς μηχανισμούς βλάβης στην τριβολογία επαφής:

1. Διήθηση λαδιού: Τη στιγμή που η αρνητική ολίσθηση ανοίγει τα ανοίγματα των ρωγμών, το πιτσιλισμένο λεπτό λιπαντικό ρέει σε μικρορωγμές και γεμίζει πλήρως τα μικροσκοπικά κενά.
2. Άμεση σφράγιση: Το δόντι ζευγαρώματος κυλά και σφραγίζει σφιχτά το άνοιγμα της ρωγμής από έξω, σχηματίζοντας μια σφραγισμένη νεκρή κοιλότητα στο εσωτερικό του μετάλλου.
3. Κρούση σφήνας εξαιρετικά υψηλής πίεσης: Καθώς η κορυφή της πίεσης επαφής Hertzian (αρκετά GPa) κυλά κατά μήκος του σφραγισμένου ανοίγματος, το λιπαντικό που έχει παγιδευτεί μέσα στη μικροκοιλότητα συμπιέζεται έντονα και σχηματίζει μια υγρή υδραυλική σφήνα εξαιρετικά υψηλής πίεσης.
4. Βίαιο σχίσιμο και σκίσιμο: Τα υγρά είναι σχεδόν ασυμπίεστα. Η πίεση λαδιού Multi-GPa διαδίδεται κατά μήκος των άκρων των ρωγμών και σχίζει το υλικό βίαια, δημιουργώντας τάση εφελκυσμού που υπερβαίνει την αντίσταση του χάλυβα σε θραύση. Παρουσιάζεται μικροσκοπική ρήξη.

Μικροσκοπικά μεταλλικά θραύσματα πέφτουν στο κάρτερ λαδιού, αφήνοντας κοιλώματα με απότομα τοιχώματα στην επιφάνεια του δοντιού — αυτή είναι η φυσική διαδικασία της κούρασης.

Το λιπαντικό που σχεδιάστηκε αρχικά για να προστατεύει τα γρανάζια από τη φθορά γίνεται ο μεγαλύτερος ένοχος που θρυμματίζει τις πλευρές των δοντιών σε μικροσκοπική κλίμακα, κάτω από συγκεκριμένες γεωμετρικές συνθήκες φόρτισης και αρνητικής ολίσθησης.

Σχήμα 5 · Μακρομορφολογία μακροσκλήρυνσης σοβαρής κόπωσης σε πραγματική επιφάνεια δικτυώματος γραναζιών: πυκνά λάκκους απορρόφησης συγκεντρωμένες στην πλευρά του βαθουλώματος κάτω από τη γραμμή βήματος, με αποφλοιωμένα σκληρυμένα στρώματα που σχηματίζουν απότομες κοιλότητες σαν κρατήρες, ισχυρές ενδείξεις επαναλαμβανόμενης υδραυλικής έκρηξης σφήνας υπό πίεση πολλαπλών GPa.

Πριν από τη μαζική διάδοση των κοιλωμάτων, συχνά εμφανίζονται ομιχλώδεις γκρι κηλίδες στις επιφάνειες των δοντιών, οι οποίες παρατηρούνται μόνο με μικροσκόπιο.

Εικόνα 6 · Μικροκοίλωμα (γκρι χρώση) κάτω από μικροσκόπιο: πυκνή ταινία μικρορωγμής στην ελικοειδή ολισθαίνουσα ζώνη επαφής του αδρανούς

Τρεις εξελικτικές μορφές σκασίματος: Κάποιες αυτοθεραπεύονται, άλλες απαιτούν αντικατάσταση εργαλείων

Κατά την επιτόπια επιθεώρηση εργαλείων, μην βιαστείτε να απορρίψετε γρανάζια μόλις ανακαλύψετε μερικά λάκκους. Το pitting ταξινομείται αυστηρά σε τρία στάδια στη μηχανική:

表格

Τέλος Μέρους 1: Θεμελιώδης Μετατόπιση στη Μηχανική Σκέψη

Πολλοί κατώτεροι μηχανικοί κατηγορούν αμέσως την "κακή ποιότητα υλικού" μόλις σπάσουν τα γρανάζια ή υποπτεύονται πλαστό λιπαντικό μόλις εμφανιστούν κοιλώματα.

Αλλά μόλις παρατηρήσετε τα σημάδια παραλίας σε επιφάνειες θραύσης στο μικροσκόπιο, εξαγάγετε την κορυφή της διατμητικής τάσης σε βάθος υπεδάφους 0,78b και κατανοήσετε τη μικροφυσική διαδικασία της υδραυλικής διάσπασης σφήνας που προκαλείται από την αρνητική ολίσθηση, θα συνειδητοποιήσετε: Όλες οι μακροσκοπικές βλάβες είναι ουσιαστικά αναπόφευκτες το αποτέλεσμα της εναλλασσόμενης μικροσκοπικής αστάθειας μικροκύκλου.

Το σπάσιμο της ρίζας των δοντιών και η διάτρηση της επιφάνειας των δοντιών αντιπροσωπεύουν τη φυσική τελική κατάσταση των γραναζιών κάτω από δύο κύριους μηχανισμούς κόπωσης: την εναλλασσόμενη τάση εφελκυσμού και την εναλλασσόμενη διατμητική τάση.

Έχοντας κατανοήσει αυτά τα δύο κόπωση, τίθεται ένα άλλο πιο απαιτητικό ερώτημα μηχανικής: Υπό συνθήκες λειτουργίας υψηλής ταχύτητας βαρέος φορτίου, τα γρανάζια δεν παρουσιάζουν ούτε σπάσιμο των δοντιών ούτε τρυπήματα. Γιατί οι πλευρές των δοντιών συγκολλούνται αμέσως μεταξύ τους κάτω από παροδική υψηλή θερμοκρασία αρκετών εκατοντάδων βαθμών Κελσίου τη στιγμή που τα δόντια πλένονται και στη συνέχεια σκίζονται κάτω από σχετική ολίσθηση; Πώς τα σωματίδια ιζήματος σε ανοιχτό γρανάζια κόβουν το μισό πάχος των δοντιών όπως τα εργαλεία κοπής; Τι δημιουργεί ραβδώσεις και αυλακώσεις κοντά στη γραμμή του βήματος κάτω από εξαιρετικά υψηλή ροπή χαμηλής ταχύτητας, που μοιάζουν με σημάδια που τυλίγονται από έναν πλάστη;