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跑合過程實(shí)際上是在邊界摩擦狀態(tài)下進(jìn)行的。用分子機(jī)械摩擦理論可把齒輪摩擦副的跑合過程建立起一個(gè)理想的模型,假設(shè)大型齒輪減速馬達(dá)齒輪剛性表面微凸體都是等半徑球截體,其支承面積曲線與模擬表面的支承面積曲線相同,它是與理想光滑的半無限彈—塑性體進(jìn)行相互跑合。大型齒輪減速馬達(dá)齒輪隨著跑合過程的不斷進(jìn)展,微凸體前、后兩部分面積之比逐漸向彈性區(qū)域擴(kuò)大。當(dāng)前部塑性變形區(qū)域等于后部彈性變形區(qū)域的面積時(shí),即達(dá)到了平衡狀態(tài),跑合過程結(jié)束?？梢?/span>, 大型齒輪減速馬達(dá)齒輪跑合過程的實(shí)質(zhì)是齒輪摩擦副接觸面積的重新分布,是表面材料從塑性變形狀態(tài)向彈性變形狀態(tài)轉(zhuǎn)化的加工過程。跑合結(jié)束的標(biāo)志是摩擦、磨損和發(fā)熱量都達(dá)到最小值。大型齒輪減速馬達(dá)齒輪在跑合過程中,齒輪副受法向應(yīng)力和切向應(yīng)力的作用,使微凸體發(fā)生金屬間的直接接觸,承受機(jī)械作用和熱作用的尖峰部分產(chǎn)生塑性變形,實(shí)際接觸面積隨之增大,出現(xiàn)了與應(yīng)力狀態(tài)相適應(yīng)的最佳曲率。與此同時(shí),在高壓、熱效應(yīng)和薄層塑性變形作用下,形成一個(gè)高強(qiáng)度的表面硬化層。正是由于表面的微觀幾何形狀、表面的組成和物理機(jī)械性能都發(fā)生了變化,把初始的工藝表面變成了使用表面,因此足以促使齒輪表面間的初始塑性接觸轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥越佑|。另外,空氣中的氧或潤(rùn)滑劑中的硫、氯等元素,因塑性變形而擴(kuò)散到金屬內(nèi)部,生成氧化物、硫化物、氯化物等摩擦化學(xué)膜。這種膜比潤(rùn)滑劑的物理或化學(xué)吸附膜更有利于減小表面的摩擦和磨損,從而提高了齒輪的耐久極限。
試驗(yàn)研究表明,由大型齒輪減速馬達(dá)齒輪跑合后得到的表面粗糙度與初始工藝粗糙度的大小和性質(zhì)無關(guān),而取決于磨損條件(如齒輪副的材料、齒輪表面上的壓力和溫度、潤(rùn)滑條件、潤(rùn)滑劑有無雜質(zhì)等)。跑合后都會(huì)形成完全固定的顯微峰谷面,通常稱為平衡顯微峰谷面,又叫平衡粗糙度。平衡粗糙度與摩擦系數(shù)的變化有著對(duì)應(yīng)的關(guān)系。摩擦系數(shù)變化的波動(dòng)規(guī)律反映了平衡粗糙度的復(fù)現(xiàn)特性,總的趨勢(shì)是波動(dòng)幅度不斷減小而趨于穩(wěn)定。平衡粗糙度是在給定條件下的最佳粗糙度,它能使磨損最小,在大型齒輪減速馬達(dá)齒輪跑合后的穩(wěn)定磨損階段中重復(fù)出現(xiàn)。
