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      行業新聞
      齒輪常見故障及預防措施
      發布時間:2023-09-20

        一、齒輪常見故障現象

      1、斷齒

      斷齒是最常見的齒輪故障,輪齒的折斷一般發生在齒根,因為齒根處的彎曲應力最大,而且是應力集中之源。

      斷齒有三種情況:

      1) 疲勞斷齒

      由于輪齒根部在載荷作用下所產生的彎曲應力為脈動循環交變應力,以及在齒根圓角、加工刀痕、材料缺陷等應力集中源的復合作用下,會產生疲勞裂紋。裂紋逐步葛延擴展,最終導致輪齒發生疲勞斷齒。

      2) 過載斷齒

      對于由鑄鐵或高硬度合金鋼等脆性材料制成的齒輪,由于嚴重過載或受到沖擊載荷作用會使齒根危險截面上的應力超過極限值而發生突然斷齒。

      3) 局部斷齒

      當齒面加工精度較低、或齒輪檢修安裝質量較差時,沿齒面接觸線會產生一端接觸、另一端不接觸的偏載現象。偏載使局部接觸的輪齒齒根處應力明顯增大,超過極限值而發生局部斷齒。局部斷齒總是發生在輪齒的端部。

      2、點蝕

      點蝕是閉式齒輪傳動常見的損壞形式,一般多出現在靠近節線的齒根表面上,發生的原因是齒面脈動循環接觸應力超過了材料的極限應力。

      在齒面處的脈動循環變化的接觸應力超過了材料的極限應力時,齒面上就會產生疲勞裂紋。裂紋在嚙合時閉合而促使裂紋縫隙中的油壓增高,從而又加速了裂紋的擴展。如此循環變化,最終使齒面表層金屬一小塊一小塊地剝落下來而形成麻坑,即點蝕。

      點蝕有兩種情況:

      1) 初始點蝕(也叫收斂性點蝕)

      通常只發生在軟齒面(HB<350) 上,點蝕出現后,不再繼續發展,甚至反而消失。原因是微凸起處逐漸變平,從而擴大了接觸區,接觸應力隨之降低

      2) 擴展性點蝕

      發生在硬齒面(HB>350) 上,點蝕出現后,因為齒面脆性大,凹坑的邊緣不會被碾平,而是繼續碎裂下去,直到齒面完全損壞。

      對開式齒輪,齒面的疲勞裂紋尚未形成或擴展時就被磨去,因此不存在點蝕。當硬齒面齒輪熱處理不當時,沿表面硬化層和芯部的交界層處,齒面有時會成片剝落,稱為片蝕。

      3、磨損

      齒面的磨損是由于金屬微粒、塵埃和沙粒等進入齒的工作表面所引起的。齒面不平、潤滑不良等也是造成齒面磨損的原因。此外,不對中、聯軸器磨損以及扭轉共振等,會在齒輪嚙合點引起較大的扭矩變化,或使沖擊加大,將加速磨損。

      齒輪磨損后,齒的厚度變薄,齒廓變形,側隙變大,會造成齒輪動載荷增大,不僅使振動和噪音加大,而且很可能導致斷齒。

      4、膠合

      齒面膠合(劃痕)是由于嚙合齒面在相對滑動時油膜破裂,齒面直接接觸,在摩擦力和壓力的作用下接觸區產生瞬間高溫,金屬表面發生局部熔焊粘著并剝離的損傷。

      膠合往往發生在潤滑油粘度過低、運行溫度過高、齒面上單位面積載荷過大、相對滑動速度過高、接觸面積過小、轉速過低(油帶不起來) 等條件下。齒面發生膠合后,將加速齒面的磨損,使齒輪傳動很快地趨于失效

      二、齒輪故障原因

      1、制造誤差

      齒輪制造誤差主要有偏心、齒距偏差和齒形誤差等。偏心是指齒輪(一般為旋轉體) 的幾何中心和旋轉中心不重合,齒距偏差是指齒輪的實際齒距與公稱齒距有較大誤差,而齒形誤差是指漸開線齒廓有誤差。

      2、裝配不良

      齒輪裝配不當會造成工作狀態劣化。當一對互相嚙合的齒輪軸不平行時,會在齒寬方向只有一端接觸,或者出現齒輪的直線性偏差等,使齒輪所承受的載荷在齒寬方向不均勻,不能平穩地傳遞動扭矩,這種情況稱為“一端接觸”,會使齒的局部承受過大的載荷,有可能造成斷齒。

      3、潤滑不良

      對于高速重載齒輪,潤滑不良會導致齒面局部過熱,造成色變、膠合等故障。導致潤滑不良的原因是多方面的,除了油路堵塞、噴油孔堵塞外,潤滑油中進水、潤滑油變質、油溫過高等都會造成齒面潤滑不良。

      4、超載

      對于工作負荷不平穩的齒輪驅動裝置(例如礦石破碎機、采掘機等),經常會出現過載現象,如果沒有適當的保護措施,就會造成輪齒過載斷裂,或者長期過載導致大量輪齒根部疲勞裂紋、斷裂。

      5、操作失誤

      操作失誤通常包括缺油、超載、長期超速等,都會造成齒輪損傷、損壞。


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