Als Kernbestandteil eines mechanischen Getriebesystems hängt die Zuverlässigkeit unmittelbar mit dem normalen Betrieb der Ausrüstung zusammen.Wurzelbelastung (Root Stress) ist einer der wichtigsten Faktoren, die das Versagen beeinflussenIn dieser Arbeit werden wir die Berechnungsmethode der Zahnwurzelbeugungsspannung eingehend analysieren und die Analysemethode für Zahnradbruch und Ausfall diskutieren.Um den Ingenieuren zu helfen, das Problem des Getriebe-Schnapps besser zu verstehen und zu verhindern, und die Lebensdauer der Ausrüstung zu verbessern.

1Definition der Zahnwurzelbeugung

Die Wurzelbelastung bezieht sich auf die maximale Belastung, die durch Biegen im Wurzelbereich verursacht wird, wenn das Zahnrad unter Last steht.der Spannungskonzentrationseffekt ist starkDie übermäßige Wurzelbelastung kann zur Entstehung und Erweiterung von Müdigkeitskurven führen und schließlich zum Zahnradbruch führen.

2. Berechnungsmethode der Zahnwurzelbeugung

Die Wurzelbiegungsspannung wird in der Regel nach der Lewis-Formel (Lewis-Gleichung) oder der ISO 6336-3-Standardformel berechnet.

2.1 Die Lewis-Formel

Die Lewis-Formel ist eine vereinfachte Methode zur Berechnung der Wurzelspannung, die für eine vorläufige Schätzung der Zugfestigkeit geeignet ist:

unter anderem:

σ F: Wurzelbiegungsbelastung (MPa)

Ft: Tangenzkraft auf die Zugfläche (N)

B: Zahnbreite (mm)

M: Modul (mm)

Y: Zahnformkoeffizient in Bezug auf Zahnzahl und Druckwinkel

✅ Bei dieser Formel wird davon ausgegangen, dass sich die Wurzel des Zahnrads im gebogenen Zustand des einfachen Trägers befindet, ohne den Spannungskonzentrationseffekt zu berücksichtigen.und es ist nur für niedrige Präzisionsberechnungen anwendbar.

2.2 Normformel nach ISO 6336-3

Für eine genauere Berechnung der Wurzelbelastung ist auf die in ISO 6336-3 angegebene Formel zu verweisen:

unter anderem:

KF: Lastverteilungskoeffizient

KA: angewandter Lastkoeffizient

KV: der dynamische Lastkoeffizient

YF: Zahnformkoeffizient

YS: Spannungskonzentrationskoeffizient

✅ Die ISO 6336-3-Berechnungsmethode berücksichtigt die tatsächlichen Arbeitsbedingungen wie Lastverteilung, Herstellungsfehler usw. und eignet sich für die Konstruktion von Hochpräzisionsgetrieben.

3Analyse von Zahnradbruch und Ausfall

Bei Zahnradbrüchen kommt es in der Regel zu Müdigkeitsausfällen oder Überlastfehlern.

3.1 Wurzelmüdelfreckung (Biegenmüdelfreckung)

Merkmale: Risse entstehen an der Wurzel und breiten sich entlang der Wurzel aus, so daß sich das Getriebe schließlich bricht.

Ursache:

Langfristige Ausbreitungsbelastung führt zu Erschöpfung Rissverlängerung

Die Zahnwurzelbelastung ist zu groß und die Belastungskonzentration ist signifikant

Unzureichende Ermüdungsfestigkeit des Materials

Rx:

Wurzelwinkel wurde optimiert, um die Belastungskonzentration zu reduzieren

Zur Verkarburierung oder Bollenung zur Verbesserung der Oberflächenfestigkeit

3.2 Überlastbruch (Überlastbruch)

Merkmale: Der Bruchpunkt weist brüchige Bruchmerkmale auf und der Riss erweitert sich schnell.

Ursache:

Überlastungseinschlag mit sofortiger Fraktur

Wurzelmaterialfehler wie Einschlüsse, Risse

Rx:

Verwenden Sie hochfeste Materialien, um die Stoßfestigkeit zu verbessern

Ultraschallfehlererkennung wurde durchgeführt, um die inneren Defekte zu erkennen

4. Optimierung der Konstruktion von Schienenfahrzeugen

Bei der Konstruktion eines Schienenverkehrsgetriebes ist es von entscheidender Bedeutung, die Wurzelfestigkeit zu verbessern.

Fall 1: Hochgeschwindigkeitsgeräte der WWU

Um die Stresskonzentration zu reduzieren, werden große Zahnwurzeln und abgerundete Ecken verwendet.

Eine Oberflächenbehandlung durchführen, um die Ermüdungsbeständigkeit zu verbessern.

Fall 2: Getriebe der U-Bahn

Der Verbrauchswiderstand wird durch hochfeste Vergasungsstähle gesteigert.

Die Zahnwurzel wurde optimiert, um die Lastverteilung zu verbessern.

Eine vernünftige Berechnung und Optimierung des Designs können die Lebensdauer des Getriebes effektiv verbessern.

Die ISO 6336-3-Norm bietet eine genauere Methode der Wurzelbiegungsbelastung für die hochpräzise Auslegung von Zahnrädern.

Bei Zahnradbruchfehlern handelt es sich hauptsächlich um Müdigkeitsbruch und Überlastbruch. Die Müdigkeitsbeständigkeit sollte durch Optimierung der Wurzelstruktur und Stärkung der Oberflächenbehandlung verbessert werden.

Die Schienenverkehrsgetriebe sollten aus hochfesten Materialien bestehen und mit moderner Prüftechnik kombiniert werden, um den langfristigen stabilen Betrieb des Getriebes zu gewährleisten.