34、螺旋牵引小齿轮剪切失效的热处理工艺研究

螺旋牵引小齿轮剪切失效的热处理工艺研究

1. 引言

在传动系统中，特别是机车行业，任何部件的失效都会在经济和生命领域造成重大损失。牵引小齿轮作为机械系统中传递动力的有效且高效的部件，在电力机车的客货运输子领域中承担着重载应用，这使得它们在连续工作时存在失效的可能性。

齿轮制造商一直关注着高根应力、高表面压力和淬火裂纹等导致的失效问题，这些问题会严重影响齿形和许用载荷。而剪切应力也是所有齿轮需要考虑的参数，它通常是齿轮齿面沿节线初始点蚀和次表层疲劳（剥落）的根源。剪切应力平行于表面，在正常载荷条件下，其平均深度在齿面以下 0.007 至 0.012 之间，但实际最大应力深度可能更深。在本文研究的案例中，最容易发生扭转剪切失效的区域是齿面和齿芯之间的过渡区。

对小齿轮轴颈、牵引小齿轮或轴芯的剪切研究较为复杂，这种剪切通常发生在与中心轴或纵向方向成 45°的剪切平面上。大多数此类剪切失效发生在未渗碳或热处理不当的轴和部件的剪切平面上，这表明微观结构和成分是控制此类失效的关键因素。通过采用经过充分研究的热处理工艺，可以改善这些问题，其中准确了解合金元素对马氏体转变温度的影响，对于开发先进高强度钢至关重要。

2. 研究发现

2.1 小齿轮基本情况

本次研究的是一个 21 齿的螺旋牵引小齿轮，它通过锻造齿根制造而成。该小齿轮用于传输约 850 kW 的功率，齿轮比为 107:21。其具体尺寸参数如下表所示：
|参数|数值|
| ---- | ---- |
|齿数|21|
|模数|7.20 mm|
|压力角|24°|
|螺旋角|5.972°|
|材料|17C