附件C：譯文


齒輪齒根的裂紋檢測

摘要
齒輪輪齒根部的裂紋是一種最嚴(yán)重的失效形式，它往往引起齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)失效。輪齒潛在的損傷情況可以通過檢測齒輪機(jī)構(gòu)的振動(dòng)來獲得。關(guān)于這一點(diǎn)，在隨機(jī)信號分析中已作了介紹。通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可以獲得信號。在輪齒根部產(chǎn)生的裂紋將導(dǎo)致輪齒剛度發(fā)生顯著的變化。因此，與一個(gè)完整的輪齒比，其所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是不同的。通過對頻率的分析，振幅可以用頻率和時(shí)間的函數(shù)關(guān)系來進(jìn)行描述。

關(guān)鍵詞：齒輪；裂紋；振動(dòng)；信號分析

1.引言
維修的目的是確保機(jī)械系統(tǒng)（齒輪組）可以在一個(gè)最合適的工作環(huán)境中良好運(yùn)行；它的目標(biāo)是通過預(yù)見，診斷并發(fā)現(xiàn)問題，以防止和消除損害。現(xiàn)代維修的目的，不僅僅是消除故障，而且還要界定出那種潛在的能突然使系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)失效的危險(xiǎn)故障。診斷就是界定出當(dāng)前工作環(huán)境中系統(tǒng)損害的位置，形狀以及造成破壞的原因。下面的診斷就是界定那些因不同的信號，條件及其他間接因素造成損害而不能正常運(yùn)行情況。損害形式是通過與完整齒輪的偏差來確定的。

2.裂紋的形成和仿真
將激勵(lì)直接作用于齒輪的嚙合區(qū)域是造成以下?lián)p害的內(nèi)部因素：開始嚙合時(shí)，在激勵(lì)作用下，由于輪齒的剛度及軸和軸承的幾何偏差的影響，都將造成輪齒的變形。疲勞裂紋在輪齒根部的擴(kuò)展，將顯著的改變輪齒的剛度；與完整的輪齒比，其動(dòng)態(tài)響應(yīng)也不同。將兩不同的小齒輪在專用的機(jī)械動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)機(jī)上測試，從而形成裂紋。這兩條裂紋的深度分別為4.5mm和1.1mm，如圖1。
用動(dòng)態(tài)測試（合適的載荷以和載荷作用周期以便獲得預(yù)期的裂紋寬度）的方式獲取參數(shù)從而確定有限元法（FEM）。有限元法的目的就是分析出實(shí)際生產(chǎn)中的疲勞裂紋。該模型由Glodezetal.提出并運(yùn)用。這種模式可以隨時(shí)監(jiān)控齒輪組在運(yùn)行中產(chǎn)生的裂紋尺寸。該模型的結(jié)論，可以通過有限元法確定有關(guān)裂紋長度所必需的周期數(shù)。
為了精確計(jì)算出齒輪的實(shí)際壽命，齒輪的參數(shù)如表1所示。齒輪的材料是高強(qiáng)度合金鋼16MnCr5 (0.16% C, 1.15% Mn, 1.15% Cr, 0.25% Si)，彈性模量為 ，泊松比為 。齒輪材料熱處理如下：火焰加熱 ，2分鐘；油冷3分鐘；自由鍛， ，2小時(shí)。