L'affidabilità, in quanto componente centrale del sistema di trasmissione meccanica, è direttamente correlata al normale funzionamento delle apparecchiature.lo stress radicale (Root Stress) è uno dei principali fattori che influenzano il suo fallimentoIn questo articolo analizzeremo approfonditamente il metodo di calcolo della tensione di piegatura della radice dentale e discuteremo il metodo di analisi della rottura e del guasto degli ingranaggi,per aiutare gli ingegneri a comprendere meglio e prevenire il problema del rompimento degli ingranaggi, e migliorare la vita utile degli attrezzi.

1Definizione dello stress di piegatura della radice dentale

La tensione radicale si riferisce alla tensione massima causata dalla piegatura nell'area radicale quando l'ingranaggio è sotto carico.il suo effetto di concentrazione di sollecitazione è forteL'eccessiva sollecitazione radicale può portare all'inizio e all'espansione delle crepe di stanchezza, e alla fine portare alla rottura degli ingranaggi.

2. Metodo di calcolo dello stress di piegatura della radice dentale

La tensione di piegatura della radice è generalmente calcolata con la formula di Lewis (equazione di Lewis) o la formula standard ISO 6336-3.

2.1 La formula di Lewis

La formula di Lewis è un metodo semplificato di calcolo delle sollecitazioni delle radici adatto per la stima preliminare della resistenza degli ingranaggi:

tra cui:

σ F: sollecitazione di piegatura delle radici (MPa)

Ft: forza tangenziale che agisce sulla superficie dell'ingranaggio (N)

B: larghezza dei denti (mm)

M: modulo (mm)

Y: coefficiente di forma dei denti, in relazione al numero dei denti e all'angolo di pressione

✅ Questa formula presuppone che la radice dell'ingranaggio si trovi nello stato di piegatura della semplice trave di supporto, senza considerare l'effetto di concentrazione di sollecitazione,ed è applicabile solo al calcolo di bassa precisione.

2.2 Formula standard ISO 6336-3

Per un calcolo più preciso della tensione radicale, si rimanda alla formula specificata nella norma ISO 6336-3:

tra cui:

KF: Coefficiente di distribuzione del carico

KA: Coefficiente di carico applicato

KV: coefficiente di carico dinamico

YF: coefficiente di forma dei denti

YS: coefficiente di concentrazione di sollecitazione

✅ Il metodo di calcolo ISO 6336-3 tiene conto delle condizioni di lavoro effettive, come la distribuzione del carico, gli errori di fabbricazione, ecc., ed è adatto per la progettazione di ingranaggi ad alta precisione.

3Analisi delle rotture e dei guasti degli ingranaggi

Le rotture degli ingranaggi sono generalmente causate da guasti dovuti a stanchezza o sovraccarico.

3.1 Rottura da stanchezza delle radici (fractura da stanchezza da piegatura)

Caratteristiche: Le crepe nascono dalla radice e si estendono lungo la radice, causando infine la rottura dell'ingranaggio.

Causa:

Il carico di propagazione a lungo termine porta all' estensione della fessura da stanchezza

Lo stress della radice dentale è troppo grande e l'effetto di concentrazione dello stress è significativo

Insufficiente resistenza alla stanchezza del materiale

Rx:

L'angolo della radice è stato ottimizzato per ridurre la concentrazione di stress

Per carburare o bolenare per migliorare la resistenza superficiale

3.2 Rottura da sovraccarico (Rottura da sovraccarico)

Caratteristiche: il portale di frattura presenta caratteristiche di frattura fragile e la crepa si espande rapidamente.

Causa:

Impatto da sovraccarico con conseguente frattura istantanea

difetti del materiale radicale, quali inclusioni, crepe

Rx:

Utilizzare materiali di alta durezza per migliorare la resistenza agli urti

È stato eseguito il rilevamento dei difetti ad ultrasuoni per rilevare i difetti interni

4. Progettazione ottimizzata degli equipaggiamenti di transito ferroviario

Nella progettazione del cambio di transito ferroviario è fondamentale migliorare la resistenza delle radici.

Caso 1: attrezzature dell'UEM ad alta velocità

Per ridurre la concentrazione di stress si usano radici di denti grandi e angoli arrotondati.

Per migliorare la resistenza alla stanchezza, eseguire un trattamento a colpi di superficie.

Caso 2: cambio della metropolitana

L'acciaio carburante ad alta resistenza è selezionato per migliorare la resistenza all'usura.

La radice del dente è stata ottimizzata per migliorare la distribuzione del carico.

Lo stress radicale è il fattore chiave per determinare il fallimento della rottura degli ingranaggi.

Lo standard ISO 6336-3 fornisce un metodo più preciso di sforzo di piegatura delle radici per la progettazione di ingranaggi ad alta precisione.

La rottura dell'ingranaggio si verifica principalmente a causa della rottura da stanchezza e della rottura da sovraccarico.

La scatola di trasmissione ferroviaria dovrebbe essere realizzata in materiali di elevata resistenza e combinata con una moderna tecnologia di prova per garantire il funzionamento stabile a lungo termine dell'attrezzatura.