為防止漸開線花鍵磨損失效,除需按上述要求計算漸開線花鍵的強度和壽命,在設計時還應采取措施減少磨損,總結電機產品發生的漸開線花鍵聯接失效案例,并結合漸開線花鍵的磨損原理,認為在設計上應采取以下措施。專業花鍵軸用途控制內外花鍵聯接的偏角內外花鍵聯接存在偏角會減少同時承載的齒數,增加接觸應力,同時還會導致花鍵齒對之間產生滑動摩擦,因此,在設計時應盡量減小裝配誤差,保證內外花鍵聯接的同軸度。改善潤滑試驗表明,將潤滑劑注入接觸區會使摩擦系數降低1/2~1/3,同時摩損將減少到1/10甚至1/100。如果以提高壽命為目標,那么從本質上來說,油脂潤滑起不到積極的作用,圖6表示了不同潤滑條件對花鍵磨損壽命的影響,在中等轉矩的范圍內由于潤滑材料粘住了磨損微粒,這些磨損微粒又正好起到了金剛砂的作用,所以它會使壽命縮短,只有采用油潤滑才能起到顯著的改善效果,因為除了摩擦特性以外,潤滑油可以沖去磨損產生的微粒是特別重要的,因此,活動花鍵聯接需要進行噴射潤滑,滑油供給方式見圖7。齒面硬化漸開線花鍵齒面硬化可以起到改善其磨損特性的作用,但是由于淬火變形,它對載荷分配會起到不利的影響,所以對硬化聯接需進行精加工,對于由于結構限制無法進行精加工的花鍵,建議表面進行滲氮,一些機型中尺寸較小無法磨削的花鍵表面要求滲碳,是不合理的,在工作過程中極有可能因載荷分配不均勻導致花鍵早期磨損失效。增加齒數在花鍵彎曲疲勞強度滿足要求的情況下,盡量增加齒數、減小模數,這樣可以增加承載齒數、減小齒面接觸應力、減少磨損。某產品傳動軸花鍵設計中得到了充分的體現,該產品花鍵采用了32/64徑節制的花鍵(相當于模數為0.8mm),花鍵軸用途相同分度圓直徑情況下,相比采用模數是2mm的花鍵的耐磨損能力大大提高。
南京專業花鍵軸故障現象:現象:轉向器沉重。原因:轉向系缺少液壓油,或者是油路中有空氣;貯油罐濾芯堵塞或者是濾網使用時間過長,損壞而將出油孔堵住;油泵上的調節閥作用不良;助力活塞上的密封環或者是閥體上的兩道徑向密封環槽中間的密封環損壞;滑閥作用不良(間隙過大或關閉不嚴);單向閥作用不良(泄油)等等都會造成轉向沉重。油泵的泵壓低及轉向拉桿球頭磨損,轉向節主銷潤滑不好,也會造成轉向沉重。排除步驟:(1)檢查液壓油貯油罐的油面是否過低,油中是否有空氣。如油面過低,應添加液壓油,使油面達到油尺的規定高度。如果液壓油中有空氣,應仔細地檢查液壓油泵進油管是否破裂、有裂紋,接頭是否松動。故障排除以后應排凈液壓油中的空氣。(2)專業花鍵軸用途檢查貯油罐中濾清器濾芯是否破裂、損壞,如損壞應換新濾芯,如臟應清洗。(3)檢查油泵的泵油流量及安全調整閥的作用是否良好。檢查的方法如下:在轉向油泵和轉向器的高壓油管上安裝量程為150bar的壓力表C和閥門D。打開閥門,起動發動機怠速運轉,短時關閉壓力表5秒鐘左右(時間不能長,以免油泵過熱損壞),觀查壓力表,如果壓力表壓力達到130bar不再繼續上升,說明轉向液壓泵工作正常;如果高于130bar,是安全閥不準,應調整到130bar;如果壓力表壓力低于130bar,說明轉向液壓泵磨損較大,有內部泄漏,流量調節閥、安全閥調整不當,應重新調整。如果調整達不到要求,應更換轉向液壓泵。(4)檢查滑閥,看其作用是否良好。如果因間隙過大關閉不嚴,應更換新的轉向螺桿及滑閥。(5)檢查助力活塞上的密封環,閥室體徑向環槽的中間密封環的密封作用是否良好。必要時應更換新件。同時應檢查油缸表面有無損傷。(6)檢查單向閥的閥球及閥座是否密封,如果因臟物墊起而關閉不嚴,應徹底清洗;如果閥體本身導致關閉不嚴,應更換新件。(7)檢查橫直拉桿球頭銷的使用及潤滑情況,如磨損嚴重,應更換。(8)檢查轉向節主銷和襯套的潤滑情況,由于潤滑不好,會銹蝕導致轉向困難。
南京專業花鍵軸損傷形貌花鍵聯接的壽命和承載能力受到兩個根本不同的過程的影響:一方面齒的磨損以及由此伴隨而來的出現在配合區域的間隙和偏心度擴大;另一方面受切口的影響,動載荷會引起疲勞斷損傷裂。典型的磨損形貌如圖3所示。在實際應用中,側面定心的花鍵大多數損傷可歸諸于磨損,有時磨損造成齒根應力集中增大,從而成為導致疲勞損壞的主要原因。由于內外花鍵不同軸而產生的齒的磨損沿齒高和齒長都是不均勻的。當被聯接件花鍵有徑向偏移時,在工作初期,僅在外花鍵工作面的上齒面及內花鍵的下齒面產生磨損,繼續工作時,逐漸地發展到整個齒進入全部深度。此時,由于“齒緣效應”僅在齒緣部分出現縱向的不均勻磨損。如果被聯接零件的花鍵采用整體熱處理或齒面進行化學熱處理,那么在偏斜狀態工作的花鍵,由于齒的磨損,工作一段時間后,兩個零件齒的縱向宏觀形狀呈對稱的鼓形。當花鍵上同時存在徑向位移和偏斜時,在工作初期,在花鍵齒緣上出現磨損,同時在外花鍵齒的頂部和內花鍵齒根部出現磨損,接觸區逐漸擴展到齒的全長和整個齒高。在工作初期,齒的磨損速度最大,隨著實際接觸面積的增加,齒的磨損速度逐漸降低,當齒的接觸面積達到可能達到的峰值時,齒的磨損速度就隨著齒的硬度沿深度方向的降低而逐漸增大。磨損機理花鍵聯接的磨損,是由于兩接觸表面反復摩擦,接觸的微體積受到多次循環載荷因疲勞而產生微粒脫落,摩擦學中稱該磨損為疲勞磨損。專業花鍵軸用途花鍵磨損原則上分為三個階段:磨合階段、穩定磨損階段、劇烈磨損階段。
花鍵軸是機械傳動一種,和平鍵、半圓鍵、斜鍵作用一樣,專業花鍵軸用途都是傳遞機械扭矩的,在軸的外表有縱向的鍵槽,套在軸上的旋轉件也有對應的鍵槽,可保持跟軸同步旋轉。在旋轉的同時,有的還可以在軸上作縱向滑動,如變速箱換檔齒輪等。花鍵軸分矩形花鍵軸和漸開線花鍵軸兩大種類,花鍵軸中的矩形花鍵軸應用廣泛,而漸開線花鍵軸用于載荷較大,定心精度要求高,以及尺寸較大的連接。矩形花鍵軸通常應用于飛機、汽車、拖拉機、機床制造業、農業機械及一般機械傳動等裝置。由于矩形花鍵軸多齒工作,所以承載能力高,對中性、導向性不錯,而其齒根較淺的特點可以使其應力集中小。另外花鍵軸的軸與轂強度削弱小,專業花鍵軸用途加工比較方便,用磨削方法可以獲得較高的精度。漸開線花鍵軸用于載荷較大,定心精度要求高,以及尺寸較大的連接。其特點:齒廓為漸開線,受載時齒上有徑向力,能起自動定心作用,使各齒受力均勻,強度高壽命長,加工工藝與齒輪相同,易獲得較高精度和互換性。