Como uno de los componentes centrales del sistema de transmisión, el rendimiento por fatiga de los engranajes afecta directamente la vida útil de todo el equipo bajo la acción de una carga alterna a largo plazo.Cómo calcular con precisión la vida de fatiga del engranaje y cómo mejorar su resistencia a la fatiga a través de la selección de materiales y el diseño de los dientes son los problemas clave en el diseño de la caja de engranajes.

¿Por qué calcular la vida de fatiga?

Si el material del engranaje no es resistente a la fatiga, se aplicará una carga periódica (tensión alterna) durante el funcionamiento.es fácil aparecer grietas de fatiga e incluso fracturas en el proceso de uso, lo que resulta en el apagado del equipo y grandes pérdidas.

El fallo por fatiga es uno de los modos de fallo más comunes de los engranajes, que a menudo ocurre sin advertencia obvia.la evaluación precisa de su vida útil por fatiga en la fase de diseño es la premisa para garantizar la fiabilidad del equipo.

Método de cálculo de la vida útil del equipo por fatiga

La duración de la fatiga del engranaje se evalúa principalmente desde dos direcciones:

1. Bend fatiga vida

Se trata de una fractura causada por una tensión de flexión alterna en la raíz del diente, y la fórmula de cálculo es la siguiente:

Entre ellas:

Ft: Carga tangencial del engranaje

b: ancho del diente

m: módulo

YF: coeficiente de dientes

El coeficiente de la serie K se ve afectado por la distribución de la carga, la carga dinámica y otros factores

El factor de seguridad de fatiga por flexión debe ser mayor que el valor establecido (generalmente 1,25 a 1,5) para garantizar la fiabilidad del funcionamiento a largo plazo del engranaje.

Duración de la fatiga por contacto

La corrosión de las fosas en la superficie del material es causada por la tensión de contacto alterna a largo plazo entre los dientes.

σH: tensión de contacto

ZE: coeficiente de influencia de la elasticidad (dependiente del material)

ZH: coeficiente geométrico del engranaje

La duración de la fatiga del contacto también debe cumplir con el factor de seguridad establecido (generalmente de 1,0 a 1,2).

Factores clave que afectan a la duración de la fatiga

1Selección del material

La resistencia, dureza y dureza de los diferentes materiales afectan directamente al rendimiento a la fatiga de los engranajes.el acero de aleación después de la carburación y el apagado puede mejorar significativamente la dureza y el límite de fatiga de la superficie del diente.

Los materiales comunes de alto rendimiento incluyen:

18CrNiMo7-6 (acero carburizado de aleación estándar europea)

20CrMnTi (acero carburizado de uso doméstico)

2. Optimización de la forma del engranaje

El proceso de diseño del filete de transición de raíz dental,La formación de la superficie de los dientes (como la formación en forma de tambor) y la molienda de precisión de la superficie de los dientes pueden aliviar eficazmente la concentración de estrés y mejorar la vida útil de la fatiga.

Estudio de caso: evaluación de la duración de la fatiga del material 18CrNiMo7-6

El 18CrNiMo7-6 es un acero carburizado de aleación baja en carbono con una excelente dureza y resistencia a la fatiga.Parámetros de rendimiento del material (después de la carburado), amortiguación y templado):

Según la norma ISO 6336 para la evaluación de la vida útil por fatiga, los parámetros del engranaje, las condiciones de carga y los datos de materiales se pueden ingresar para obtener la vida útil esperada del engranaje (como 10 ^ 7 ~ 10 ^ 8 ciclos).

La vida útil del equipo por fatiga no sólo depende de las prestaciones del material en sí, sino también de la racionalidad del diseño,la precisión del proceso y el grado de coincidencia de las condiciones de funcionamiento;.

Un "buen material" es la base, pero sólo cuando se combina:

Diseño razonable del equipo

Proceso de tratamiento térmico preciso

Estricto control de calidad de fabricación

Sólo de esta manera podremos realizar verdaderamente la larga vida y la alta fiabilidad de los "buenos engranajes".