在現(xiàn)代機械傳動中，齒輪作為其中的一個重要組成部分，已經(jīng)廣泛的被應(yīng)用在各類機械設(shè)備應(yīng)用中。相關(guān)統(tǒng)計表明，由齒輪失效引起各類機械事故的發(fā)生率超過了10%。
　　1、齒輪失效形式
　　齒輪有多種類型，不同類型的齒輪的用途也各不相同。同時，齒輪在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，其失效形式也是存在著不同的差異。通常情況下，齒輪的失效部位多為齒面，其他部位則很少發(fā)生。根據(jù)工作過程中齒輪出現(xiàn)故障的原因，常見的齒輪失效形式分為以下幾種。
　　1.1齒輪折斷
　　在機械工程中，齒輪折斷有著很大的危險性，這類現(xiàn)象的發(fā)生直接導(dǎo)致齒輪最終失效。按照其引發(fā)機制可分為疲勞折斷、過載折斷以及隨機折斷。
　　疲勞斷裂。齒輪在循環(huán)載荷的作用影響下，齒根處將會集中較大的彎曲應(yīng)力，長此以往，如果集中的應(yīng)力超出了齒輪的疲勞極限，那么就容易在齒根圓角部位出現(xiàn)疲勞裂紋。隨著齒輪循環(huán)次數(shù)和工作時間的的增加，經(jīng)過長期的重復(fù)工作，疲勞裂紋將會不斷加深擴展，終將出現(xiàn)疲勞斷裂。有較多的因素可以預(yù)防齒輪形成疲勞斷裂，如齒輪設(shè)計時未能充分的估計實際荷載、齒根過渡圓角小、加工精度低、齒輪材料不當(dāng)?shù)鹊取?br />　　過載折斷。當(dāng)過大的沖擊荷載附加在齒面時，就會相應(yīng)的導(dǎo)致齒輪應(yīng)力大于其應(yīng)力極限。進而導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)過載斷裂。通常為短期過載。在機械工程中，齒輪出現(xiàn)過載斷裂時，在斷面部分有人字型花樣放射區(qū)，或直接呈放射狀，其中放射方向基本上平行于裂紋擴展方向，斷裂源為放射中心，在齒輪折斷的部位，可見殼紋疲勞線。機械工程中若采用鑄鐵齒輪時，那么發(fā)生過載斷裂的幾率則更高。
　　隨機斷裂。當(dāng)齒輪材料剝落、缺陷而在斷裂部位集中了較高的局部應(yīng)力后，那么就將會形成齒輪的隨機折斷。這種隨機折斷的斷口形本文由論文聯(lián)盟收集整理式類似于疲勞斷裂。
　　1.2齒面膠合
　　齒輪在機械運動過程中，往往是進行高速重載傳動，齒輪在發(fā)生傳動時，機械摩擦力做功會使齒合區(qū)的溫度上升，這就在一定程度上破壞了潤滑油膜，進而導(dǎo)致兩個齒面金屬直接接觸，且相互粘連，進而在齒面進行相對滑動，相對較軟的齒面金屬則會隨著齒輪的滑行方向被撕下，并產(chǎn)生溝紋，齒輪發(fā)生的這種現(xiàn)象則稱為膠合。結(jié)合齒面膠合的不同原因和特征，可將其分為破壞性膠合、輕微膠合、局部膠合及中等膠合等。齒輪若發(fā)生齒面膠合后，將會引發(fā)強烈的發(fā)熱現(xiàn)象和磨損、出現(xiàn)不平穩(wěn)的傳動，甚至是導(dǎo)致齒輪報廢。
　　1.3齒面點蝕
　　在工作過程中，齒輪齒合表面上的每一個點產(chǎn)生的接觸應(yīng)力都是根據(jù)其工作狀態(tài)進行變化的。如果齒面的接觸應(yīng)力大于材料的接觸應(yīng)力的極限值時，那么將會有一些細微的疲勞裂紋在齒面表層形成，隨著裂紋的擴展，逐漸剝落齒輪表層的金屬微粒，進而出現(xiàn)一些細小的坑洼，又被俗稱為點蝕麻坑。齒面在出現(xiàn)點蝕后，其承載面積將會減少，引發(fā)噪音或沖擊，甚至?xí)蹟帻X輪。倘若齒輪的點蝕面積大于齒寬、齒高的60%，則要對零件進行更新。
　　1.4齒面磨損
　　齒面磨損通常有兩種形式：一種是齒面進入了砂粒、鐵屑等硬質(zhì)屑粒，上海商標(biāo)注冊，進而形成磨粒磨損現(xiàn)象，另一種是齒輪表面的相互摩擦而形成研磨磨損。如圖1所示。當(dāng)齒輪表面出現(xiàn)過渡磨損后，會大量的磨損工作表面材料，破壞齒輪形狀，極易引發(fā)嚴重的振動和噪音，進而導(dǎo)致齒輪傳動失效。所以，在關(guān)鍵的重要齒輪中，齒面磨損要小于原齒厚度的10%，而對于一般齒輪的齒面磨損，則是根據(jù)設(shè)備的用途小于20%-30%，應(yīng)及時更換超過標(biāo)準的齒輪。
　　1.5塑性變形
　　齒輪出現(xiàn)齒面塑性變形通常是在頻繁啟動、低速過載、頻繁過載的場合。在齒輪表面的工作應(yīng)力大于材料屈服極限后，則將會出現(xiàn)塑性流動，此時主動齒輪面節(jié)線處將會有凹槽產(chǎn)生，而從動輪將會有凸脊出現(xiàn)。這類齒輪失效往往是發(fā)生在非硬面齒輪上。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，要及時更換齒形變形嚴重的齒輪，尤其是左右不對稱的齒輪。
　　2、預(yù)防措施
　　在機械工程的實際生產(chǎn)應(yīng)用中，為了降低齒輪失效的發(fā)生率，還需采取相應(yīng)的預(yù)防措施，如加強齒輪安裝精度；合理選材；熱處理；選擇合適的齒輪油；增強修復(fù)等等。
　　在選擇齒輪材料時，要結(jié)合工藝性能、材料韌性、強度等要求采取綜合考慮。與我國的實際情況相結(jié)合，選用低碳合金滲碳鋼是比較合適的，對于承受沖擊載荷和重載的齒輪，選用的鋼材通常是以Ni-Gr-Mo，Ni-Gr合金滲碳鋼為主；對那些模數(shù)較小、功率較小，以及負載較穩(wěn)定的齒輪，也可以選用Ni-Mn鋼。相對于普通電爐鋼做的齒輪，采用這類鋼材制造的齒輪可以使齒輪極限荷載增強15%-20%，彎曲疲勞壽命將會增強3-5倍。
　　制作齒輪的材質(zhì)在經(jīng)過熱處理工藝后，能夠使其硬度得到一定的提高，減輕或消除齒面局部過載，促進齒輪表面抗剝落能力的提高。如用于煤礦機械中的齒輪，通過深層滲碳淬火，能夠使齒輪的硬化得以減低，促進芯部硬度的提高。有相關(guān)資料顯示，機械工程中，由于潤滑不當(dāng)而引發(fā)的機械事故占19.6%，而潤滑不足的引發(fā)的機械事故占有的比例為34.4%。也就是說有超過一半的機械事故是因為潤滑問題引發(fā)的。可見，齒輪在使用過程中選用較好的齒輪油的意義非常重要。為了使齒輪具備較好的硬度和強度，可采用堆焊修復(fù)，并采取磨光機整形處理，從而使焊修后的齒輪不進行熱處理也可以使強度和硬度達到較高水平。
　　結(jié)束語
　　本文主要根據(jù)齒輪失效的幾種形式進行研究，通過對其失效的形式及原因進行分析，提出了解決齒輪失效的幾種預(yù)防措施，使設(shè)備故障判別的準確率得到提高，并將故障及時的解決，進而促進企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。

本文編號：1014