齒輪是現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)論文聯(lián)盟中的重要組成部分,在各種機(jī)械設(shè)備中應(yīng)用極為廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì),在各種機(jī)械故障中,齒輪失效引起的約占10.3%,下面就齒輪常見失效形式、相應(yīng)的防止或延緩失效措施作一介紹。
　　1、齒輪失效形式
　　齒輪的類型很多,用途各異,在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中,齒輪的失效形式也是各種各樣的。
　　齒輪失效一般發(fā)生在齒面,很少發(fā)生在其他部位。按照齒輪在工作中發(fā)生故障的原因,可分析出齒輪常見失效形式有輪齒折斷、齒面膠合、齒面疲勞點(diǎn)蝕、齒面磨損、塑性變形等等。
　　1.1 輪齒折斷
　　輪齒折斷是危險(xiǎn)性很大的一種最終失效形式,根據(jù)形成的不同原因可分為過載折斷、疲勞折斷和隨機(jī)折斷。
　　1.1.1 過載折斷
　　齒面受到過大沖擊載荷時(shí),致使輪齒應(yīng)力超過其極限應(yīng)力,發(fā)生過載斷裂。一般為短期過載。輪齒發(fā)生過載折斷時(shí),其斷面有呈放射狀或人字級(jí)花樣的放射區(qū),放射方向與裂紋擴(kuò)展方向大致平行,放射中心即為斷裂源,斷口現(xiàn)殼紋疲勞線。鑄鐵齒輪易發(fā)生過載斷裂。
　　1.1.2 疲勞斷裂
　　在循環(huán)載荷作用下,齒根處彎曲應(yīng)力最大且應(yīng)力集中,當(dāng)超過疲勞極限時(shí),齒根圓角處易產(chǎn)生疲勞裂紋。隨著工作時(shí)間和循環(huán)次數(shù)的增加,多次重復(fù)作用,裂紋逐漸擴(kuò)展加深,最終導(dǎo)致輪齒疲勞斷裂。導(dǎo)致輪齒發(fā)生疲勞折斷的因素很多,如:齒輪材料不當(dāng)、加工精度低、齒根過渡圓角小、設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)實(shí)際載荷估計(jì)不足等等。
　　1.1.3 隨機(jī)折斷
　　當(dāng)齒輪材料缺陷、剝落在斷裂處形成過高的局部應(yīng)力集中時(shí),會(huì)導(dǎo)致隨機(jī)折斷。其斷口形式與一般疲勞折斷相似。這種失效實(shí)際上是次生的失效。
　　1.2 齒面膠合
　　在高速重載傳動(dòng)中,因嚙合區(qū)溫度升高而導(dǎo)致潤滑油膜被破壞,使兩齒面金屬直接接觸并相互粘接,隨著齒面的相對(duì)滑動(dòng),較軟的齒面金屬沿滑動(dòng)方向被撕下而形成溝紋,這種現(xiàn)象就是膠合。根據(jù)各自不同的特征和原因,膠合具體又分為輕微膠合、中等膠合、破壞性膠合及局部膠合四種類型。齒面膠合會(huì)引起強(qiáng)烈的磨損和發(fā)熱、造成傳動(dòng)不平穩(wěn)、導(dǎo)致齒輪報(bào)廢。
　　1.3 齒面點(diǎn)蝕
　　輪齒在工作時(shí),其嚙合表面上任一點(diǎn)所產(chǎn)生的接觸應(yīng)力是按脈動(dòng)循環(huán)變化的。齒面接觸應(yīng)力超過材料的接觸極限應(yīng)力時(shí),齒面表層會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋,裂紋的擴(kuò)展使表層金屬微粒剝落下來而形成一些小坑,俗稱點(diǎn)蝕麻坑。點(diǎn)蝕會(huì)使齒面減少承載面積,引起沖擊和噪音,嚴(yán)重時(shí)輪齒會(huì)折斷。當(dāng)點(diǎn)蝕面積如超過齒高、齒寬的60%時(shí),應(yīng)更換新零件。
　　1.4 齒面磨損
　　齒面磨損有2種:(1)由于硬的屑粒（如鐵屑、砂粒等）進(jìn)入齒面間所引起的磨粒磨損;(2)由于輪齒表面相互摩擦所引起的研磨磨損。過度磨損后,工作表面材料大量磨掉,齒廓形狀破壞,常導(dǎo)致嚴(yán)重噪聲和振動(dòng),最終導(dǎo)致傳動(dòng)失效。因此,重要輪齒的齒面磨損不應(yīng)該超過原齒厚的10%,一般輪齒齒面磨損視設(shè)備用途不超過原齒厚的20%—30%,超過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)更換。
　　1.5 塑性變形
　　齒面塑性變形主要出現(xiàn)在低速重載、頻繁啟動(dòng)和過載的場(chǎng)合。當(dāng)齒面的工作應(yīng)力超過材料的屈服極限時(shí),齒面產(chǎn)生塑性流動(dòng),從而引起主動(dòng)輪齒面節(jié)線處產(chǎn)生凹槽,從動(dòng)輪出現(xiàn)凸脊。此失效多發(fā)生在非硬面輪齒上,齒輪的齒形嚴(yán)重變形,特別是左右不對(duì)稱時(shí)應(yīng)更換新件。
　　上面闡述的幾種主要輪齒失效形式,在一般情況下,不僅可以修復(fù),且在不能改變齒輪材料、加工工藝的條件下通過提前預(yù)防來延遲齒輪失效不利情況的發(fā)生,提高齒輪使用壽命。
　　2、預(yù)防齒輪失效措施
　　2.1 提高齒輪安裝精度
　　2.2 合理選材
　　齒輪材料的選擇,要根據(jù)強(qiáng)度、韌性和工藝性能要求,綜合考慮。結(jié)合我國實(shí)際,宜選用低碳合金滲碳鋼。對(duì)于承受重載和沖擊載荷的齒輪,采用以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金滲碳鋼為主的鋼材;對(duì)于負(fù)載比較穩(wěn)定或功率較小,模數(shù)較小的齒輪,亦可選用無Ni的Ni-Mn鋼。用這種鋼材制造的齒輪與普通電爐鋼制造的齒輪相比,其接觸和彎曲疲勞壽命可提高3-5倍,齒輪極限載荷可提高15%-20%。
　　2.3 熱處理
　　通過熱處理工藝,可以改善齒輪材質(zhì),適當(dāng)提高硬度,消除或減輕齒面的局部過載,提高齒面的抗剝落能力。例,對(duì)煤礦機(jī)械中的齒輪,深層滲碳淬火,可減小齒輪硬化,提高芯部硬度,較小的過渡區(qū)殘余拉應(yīng)力和充足的硬化層深度。
　　2.4 根據(jù)實(shí)際情況選擇齒輪油
　　據(jù)資料顯示,機(jī)械故障的34.4%源于潤滑不足,19.6%源于潤滑不當(dāng),換句話說,以54%的機(jī)械故障是由于潤滑問題所致。因此,選擇好的齒輪油對(duì)提高齒輪使用壽命有重要的意義。
　　2.5 修復(fù)
　　為了確保齒輪的強(qiáng)度和硬度,決定采用氬弧焊合金焊絲堆焊修復(fù),后用磨光機(jī)整形處理方案,這樣焊后的齒輪輪齒少不經(jīng)熱處理達(dá)到較高的硬度和強(qiáng)度。
　　通過對(duì)齒輪失效形式的分析,可提高準(zhǔn)確判別設(shè)備故障的能力,及時(shí)解除故障,提高經(jīng)濟(jì)效益。，上海商標(biāo)注冊(cè)

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