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Análisis de Falla de la Caja de Cambios

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1. Análisis de frecuencia característica de la caja de cambios

La frecuencia característica de la caja de cambios comprende principalmente la frecuencia del eje, la frecuencia de engrane del engranaje, la frecuencia de los anillos interior y exterior, los elementos de rodadura, y la jaula del cojinete, todos los cuales se combinan con la frecuencia armónica y la banda de frecuencia para servir a una la base para el juicio de falla de la caja de cambios. Las principales razones para la falla de vibración del engranaje son las siguientes.

1) Fallas debido a errores de fabricación e instalación de engranajes. Los errores en el proceso de fabricación de engranajes o de montaje disminuyen la exactitud de engrane del engranaje, lo que resulta en un aumento de la vibración y el ruido del engranaje, aumentando así la tasa de falla del engranaje. Estas fallas se muestran como cambios en la frecuencia de engrane y la amplitud de cada armónico de la frecuencia.

2) Fallas debido al movimiento inherente del engranaje (o entorno operativo). Durante el proceso de engrane de engranajes, el impacto continuo entre el diente hace que el engranaje que vibre y produzca ruido, como se muestra como la frecuencia de engrane del engranaje.

3) Falla del daño de la superficie del engranaje, desgaste de la superficie del diente. Debido al pelado de la superficie del diente, la tensión y otros defectos, cada vez que gire el engranaje, los anillos chocan entre sí una vez, lo que resulta en un fenómeno de impacto notable. Cada impacto es equivalente a una excitación de impulso. La función de respuesta al impulso es la vibración atenuada inherente del engranaje, lo que constituye una señal de vibración del choque de mayor frecuencia periódica. El período del ciclo implica el período de rotación del eje, mientras que la frecuencia de vibración atenuada indica la frecuencia natural del engranaje. La vibración de engranaje se produce durante el proceso de engrane de engranajes si el contragolpe aumenta o el engranaje está desgastado. La frecuencia de vibración denota la frecuencia de engrane del engranaje. Por ejemplo, cuando se produce un defecto en un punto específico, tal como picaduras, diente astillado y carga a corto plazo, los efectos de descarga se generan durante el proceso de engranaje de engranajes, así como señales de ajuste de amplitud y señales de ajuste de frecuencia se generan, que se expresan en el dominio de la frecuencia en que la frecuencia de engrane es el centro. La frecuencia de rotación del eje es el grupo espaciado de las líneas espectrales, es decir, la banda lateral.

4) El eje está doblado. Cuando el eje de rotación está severamente doblada, notables vibraciones de choque por lo general se producen en un intervalo de tiempo específico en el dominio del tiempo, y el número de bandas laterales es grande y denso.

5) El engranaje es dinámicamente desequilibrado y tiene una masa desequilibrada, o un engranaje excéntrico provoca un funcionamiento inestable del par de engranajes durante el proceso de rotación. Bajo la excitación del par desequilibrado, se genera una vibración dominado por la modulación de frecuencia y complementada por modulación de amplitud. Las bandas laterales se generan en ambos lados de la frecuencia de engrane y sus armónicos, que son influenciadas por la fuerza no equilibrada, y la frecuencia de rotación del eje del engranaje y la energía de sus armónicos aumenta en consecuencia.

6) El interior de la caja de cambios está flojo, y un sonido violento aleatorio súbito se produce durante la aceleración y desaceleración a una velocidad baja, que aparece como un aumento intermitente súbito y grande en el diagrama de dominio de tiempo, que tiene gran aleatoriedad.

2.Análisis de las razones para la falla de la caja de cambios:

Los defectos de calidad de fabricación causa dientes rotos de la caja de cambios.

1) Una de las causas de la falla de la caja de cambios - rotura de dientes - es la calidad de fabricación. El fracaso de seleccionar acero adecuado, la mala calidad de la colada de engranajes, la baja dureza de templado, la dureza inadecuada de engranajes, la esferoidización deficiente y la fatiga debido a la alternancia de la tensión durante el uso son responsables de la falla de la caja de cambios.

2) La precisión de engrane del engranaje ejerce leve impacto en los dientes rotos. Aunque la precisión de engrane del engranaje ejerza un cierto grado de impacto sobre los dientes rotos, no es significativo. Debido a la inadecuada precisión de engrane de engranaje, la superficie de contacto del engranaje es también insuficiente. Entonces, la tensión de contacto aumenta, y la carga es desigual. Sin embargo, esta no es la razón principal de los dientes rotos.

Otra de las razones de los dientes rotos es una carga pesada, la raíz dental defectuosa e inadecuada resistencia a la flexión del diente. (Los principales factores que afectan a la resistencia a la flexión son la fuerza de carga que actúa sobre los dientes del engranaje y el grado de defectos de la raíz del diente. La mala precisión de engrane de los engranajes no cambia la fuerza de carga en los dientes de los engranajes y el grado de defectos de la raíz del diente, pero sólo aumenta la tensión de contacto de los dientes del engranaje.)  Además de la mala calidad de fabricación del reductor, algunos problemas podrían causar desgaste de los engranajes, tales como la falta de aceite en el reductor y el uso de fluido de lubricación semi-fluido.

Además de la mala calidad de fabricación del reductor, también existen algunos problemas que pueden provocar el desgaste de los engranajes, como la falta de aceite en el reductor y el uso de fluido lubricante semifluido.

Los factores de calidad de fabricación de un desgaste anormal incluyen los siguientes:

① los materiales de engranajes no cumplen los requisitos, causando un desgaste anormal;

② el engranaje tiene defectos como ampollas, los poros y la flojedad y esferoidización inadecuada;

③ dureza insuficiente de tratamiento térmico o ningún tratamiento de calor;

④ la precisión de engrane del engranaje y la precisión de movimiento del engranaje no pueden cumplir los requisitos; y

⑤ el engranaje de arco es muy sensible al error de la distancia central, especialmente el error positivo, que no sólo reduce la resistencia a la flexión de los dientes de engranaje sino que también aumenta el desgaste por deslizamiento.

3. Análisis de falla común de la caja de cambios

(1). ¿Cuáles son las razones de la picadura y descamación del engranaje de la caja de cambios?

a.Material, dureza y defectos. El material de engranajes no cumple los requisitos. El factor principal que afecta a la resistencia a la fatiga de contacto del engranaje es la baja dureza después del tratamiento térmico y la incapacidad para llegar a la resistencia a la fatiga de contacto del engranaje. Además, los defectos en la superficie del diente o en el interior son una de las razones de la resistencia a la fatiga de contacto insuficiente.

b. Mala precisión del engranaje. La precisión de procesamiento y montaje del engranaje no cumplen los requisitos, por ejemplo, precisión de engranje y mala precisión de movimiento. Además, el error de distancia entre centros del engranaje de arco es demasiado grande.

c. El aceite lubricante no cumple los requisitos. El lubricante utilizado es de la marca equivocada, baja viscosidad del aceite, y bajo rendimiento de lubricación.

d. Nivel de aceite demasiado alto Si el nivel de aceite es demasiado alta, aumenta la temperatura del aceite, lo que disminuye la viscosidad del aceite lubricante, destruye el rendimiento de lubricación y reduce el espesor de funcionamiento de la película de aceite.

(2).     Un breve análisis de las razones de uno de los signos de la falla de la caja de cambios: el tendido del eje de la caja de cambios

a.Debido a los dientes rotos, el eje de entrada pierde su sujeción axial y se produce el tendido del eje.

b. El engranaje impulsado en el eje intermedio no está firmemente fijado al eje. En la transmisión real, debido a la interferencia inadecuada entre el engranaje impulsado y el eje intermedio, el engranaje impulsado produce una holgura axial con respecto al eje intermedio, que, a su vez, hace que el eje de entrada produzca holgura axial. Por lo tanto, la interferencia inadecuada es la razón principal para el tendido del eje de la caja de cambios.

c. La dirección de la caja de cambios también ejerce un cierto impacto en el tendido del eje.

(3). Un breve análisis de las razones de uno de los signos de falla de la caja de cambios: alta temperatura del aceite de la caja de cambios

a.El aceite lubricante está mal o se ha usado demasiado tiempo.

b.El aceite lubricante excesivo no es propicio para la disipación de calor del mecanismo de caja de cambios.

c.La máquina está dañada. El daño mecánico comprende picaduras graves de engranajes, dientes rotos, daños en jaulas de cojinete, anillos interior y exterior, bolas, y el falla del cojinete de la caja de cambios, o grave deformación del eje.

d. El exterior de la caja de cambios está cubierta por escombros o polvo. Cuando los escombros están presentes alrededor de la caja de cambios o la superficie del cuerpo no ha sido limpiada por un largo tiempo, es posible que la cubierta de escombros o polvo cause que el reductor de engranajes disipe de forma incompleta y aumentar la temperatura del aceite.

e. El dispositivo de enfriamiento está bloqueado o falla. El dispositivo de enfriamiento se coloca en un taller polvoriento como la caja de cambios. Si el dispositivo de enfriamiento está bloqueado o el dispositivo de enfriamiento se rompe debido a la operación a largo plazo sin la limpieza de la tubería interna, la temperatura del aceite de la caja de cambios aumenta.

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