Ce qui suit est une analyse systématique des causes de défaillance du pignon, combinant les principes d'ingénierie mécanique avec les cas de pratique industrielle, couvrant des facteurs multidimensionnels tels que la fatigue, l'usure et les charges d'impact:
I. Fracture de la fatigue: concentration de contrainte et action de charge alternative
1. Accumulation de stress de flexion
Les pignons de petite taille (peu de dents) augmentent la fréquence de flexion lorsque la chaîne et le pignon sont maillés, et la racine dentaire du pignon est soumise à une contrainte alternée à haute fréquence. Lorsque la contrainte dépasse la limite de fatigue du matériau, les fissures se lèveront à la racine des dents et se développent progressivement, entraînant finalement une fracture dentaire.
2. Distribution de charge inégale
Le nombre de dents en train de coiffer entre le pignon et la chaîne est insuffisant (par exemple, seules les dents 3-4 d'un pignon avec un certain nombre de dents inférieures ou égales à 15 sont maillées en même temps), ce qui fait que une seule dent porte une force dépassant la charge de conception. Cette charge déséquilibrée accélère la fatigue du matériau local.
Ii Échec de l'usure: mécanisme de frottement et de perte de matériaux
1. Usure de surface dentaire
- Usure abrasive: la poussière, les débris métalliques et les autres contaminants entrent dans la zone de maillage, formant un effet de broyage entre la chaîne et le pignon, entraînant une perte rapide de la surface dentaire.
- Usure adhésive: Lorsque la lubrification est insuffisante, la surface dentaire et le rouleau de chaîne entrent en contact direct en métal et la température locale élevée provoque un transfert de matériau (comme le pelage de la ferrite).
- * Données *: La défaillance de la lubrification peut raccourcir la durée de vie du pignon par 7 0%, et le taux d'usure de l'épaisseur de dent est aussi élevé que 0,1 mm / mille heures.
2. Usure de la broche et du moyeu
The clearance between the sprocket mounting hole and the transmission shaft is too large (>0. 05mm), entraînant une usure de micro-mouvement pendant le fonctionnement, générant des copeaux de broyage d'oxyde de fer et réduisant la précision de transmission.
Iii. Charge d'impact et dégâts de surcharge instantanée
1. Impact de démarrage
Lorsque l'équipement est fréquemment démarré et arrêté ou que la charge change soudainement, le pignon est soumis à une charge d'impact instantanée. Si la force d'impact dépasse la limite d'élasticité du matériau (comme la limite d'élasticité d'environ 785 MPa lorsque la dureté de la surface de la dent en acier 45 # est HRC40), elle provoquera une déformation plastique ou une fissuration de la forme de la dent.
2. Effet de résonance
Lorsque la fréquence naturelle du système de pignon coïncide avec la fréquence d'excitation du système de transmission, un effet d'amplification de résonance se produira, augmentant le pic de contrainte local de 3-5 et accélérant le processus de défaillance.
Iv. Corrosion environnementale et chimique
1. Humidité et corrosion électrolytique
Dans un environnement humide ou acide-base, la surface du pignon est sujette à la corrosion électrochimique, formant des piqûres de piqûres. Ces défauts deviendront une source de concentration de stress et réduiront la résistance à la fatigue.
- * Données expérimentales *: Dans un environnement de pulvérisation saline, le taux de corrosion du pignon peut atteindre 8 fois celui d'un environnement sec, et la durée de vie de la fatigue est réduite de 60%.
2. oxydation à haute température
For sprockets that have been running in an environment of >150 degrés pendant longtemps, la couche d'oxyde de surface du matériau s'épaissit (comme la génération de fe₃o₄), ce qui fait que la surface des dents deviendra fragile et accélère l'usure.
V. Design et des défauts de fabrication
1. Erreurs de paramètres de profil dentaire
When the processing deviation of the sprocket tooth profile curve (such as the ISO 606 standard involute) is >0. 1 mm, il provoquera un maillage instable et générera des charges d'impact supplémentaires.
2. Processus de traitement thermique inapproprié
Uneven quenching or insufficient tempering will cause residual stress inside the sprocket, and areas with uneven hardness distribution (such as the hardness difference between the tooth top and the tooth root>HRC5) sont plus sujets à une défaillance précoce.
3. Sélection de matériaux incorrecte
Lorsque des matériaux à faible résistance (tels que l'acier Q235) sont utilisés dans des scénarios à haute charge, le risque d'écrasement de surface dentaire augmente considérablement. Il est recommandé d'utiliser de l'acier en alliage avec un traitement de durcissement de surface (comme 20CrMNI).
Stratégies de prévention et orientations d'optimisation
1. Surveillance de la charge dynamique: installez les capteurs de vibration pour surveiller l'état de fonctionnement du pignon en temps réel et définir les alarmes de seuil de contrainte
2. Mise à niveau du système de lubrification: utilisez des dispositifs d'injection d'huile automatiques pour reconstituer la graisse de pression extrême EP2 toutes les 50 heures de fonctionnement
3. Modification du matériau: traitement de nitratide de la surface de la dent, la dureté de surface est augmentée à HRC55, et le taux d'usure est réduit de 40%
4. Concevoir la redondance: augmenter le nombre de dents de maillage (recommandées supérieures ou égales à 17 dents) et réduire la charge de pointe d'une seule dent
