齒輪失效形式與解決措施解析

于永江　白祥義

摘 要：齒輪作為現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)、加工的重要零部件，其在很多方面都具有突出的動(dòng)力傳遞作用。在日常的運(yùn)作過程中，齒輪有可能出現(xiàn)失效的情況，這主要與產(chǎn)品的加工數(shù)量、加工質(zhì)量、生產(chǎn)速度、加工方法等具有密切的關(guān)系。一旦齒輪出現(xiàn)失效的情況，勢必導(dǎo)致齒輪的整體傳動(dòng)遇到較大的阻礙，進(jìn)而對后續(xù)的工作產(chǎn)生負(fù)面的影響。為此，在今后的工作中，應(yīng)針對齒輪失效的形式展開分析，選擇針對性的措施予以解決，應(yīng)在多方面充分避免齒輪失效的情況發(fā)生，提高齒輪的傳動(dòng)效果，強(qiáng)化動(dòng)力的供應(yīng)，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：齒輪；失效；形式；措施

中圖分類號：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

齒輪失效在現(xiàn)階段的工業(yè)加工、生產(chǎn)中，幾乎是一種必然出現(xiàn)的情況，由于長期的運(yùn)作和摩擦，導(dǎo)致齒輪的傳動(dòng)出現(xiàn)了很大的問題，再加上外部因素的作用，齒輪失效成為了加工、生產(chǎn)中的主要問題。相對而言，當(dāng)下的齒輪正在朝著精密的方向發(fā)展，在研究其失效形式的過程中，應(yīng)從多個(gè)角度來考慮和分析，找出最主要的原因，選擇合理的措施進(jìn)行應(yīng)對，必要時(shí)更換齒輪，避免生產(chǎn)、加工受到影響。在此，本文主要對齒輪失效的幾種形式與應(yīng)對措施展開討論。

一、齒輪折斷

齒輪在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)失效所造成的影響是非常嚴(yán)重的。在多數(shù)情況下，齒輪折斷是造成失效的主要問題，且造成的損失突出。從客觀的角度來分析，齒輪折斷的具體形式較多，比較常見的齒根彎曲疲勞折斷。第一，齒輪在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)齒面的嚙合痕跡表現(xiàn)為均勻的狀態(tài)，沿著齒根檢查發(fā)現(xiàn)，整齒斷裂突出。分析其出現(xiàn)的原因，可能是齒輪在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了嚴(yán)重超載的情況，多數(shù)情況為超過了齒輪設(shè)計(jì)的承載力，或者是齒輪本身受到的嚴(yán)重的沖擊載荷，造成損壞情況。第二，齒輪破裂。齒輪在檢查過程中，破裂是造成齒輪折斷的常見原因，認(rèn)為是由于齒根或者是熱處理時(shí)尖角處出現(xiàn)了應(yīng)力過渡集中的情況，或者是材料本身的問題所造成的。

齒輪折斷是比較嚴(yán)重的失效問題，在解決過程中，應(yīng)從客觀的角度出發(fā)，避免折斷現(xiàn)象反復(fù)出現(xiàn)。本文認(rèn)為，齒輪折斷的處理可從以下幾個(gè)方面出發(fā)：第一，針對齒輪，選擇合理的材料和熱處理方法，促使齒心的材料具有較高的韌性，提高適應(yīng)的運(yùn)行條件。第二，需充分減小齒根應(yīng)力過于集中的問題。在這一點(diǎn)的處理上，可增加齒根過渡的圓角半徑來完成，也可根據(jù)實(shí)際的情況，有效消除加工刀痕，對齒根進(jìn)行磨光和噴丸硬化處理來充分避免齒輪折斷。第三，針對齒輪本身的特點(diǎn)，在加工時(shí)有效的減小齒形和齒向等誤差以及支承的具體剛性指標(biāo)，促使齒輪在運(yùn)行過程中，在輪齒接觸線方面的受載，表現(xiàn)為均勻狀態(tài)，降低折斷的概率。

二、齒面磨損

齒輪失效的形式是比較多樣的，齒面磨損是比較常見的失效問題，且在很多方面都表現(xiàn)的較為突出。在齒輪的傳動(dòng)過程中，齒面會隨著工作條件的改變，表現(xiàn)為差異化的磨損形式。在現(xiàn)階段的工作中，常見的齒面磨損包括磨料磨損等。齒面磨損以后，將直接對齒廓的具體形狀造成改變，引起噪聲、沖擊等一系列的問題。齒面磨損雖然是必然的情況，但絕對不能忽視。

本文認(rèn)為，處理齒面磨損可嘗試從以下幾點(diǎn)出發(fā)：第一，充分改善密封和潤滑條件，促使齒輪在嚙合、傳動(dòng)過程中，減少磨損的因素。第二，在油中添加減少磨損的添加劑，以此來更好的降低磨損問題，提高齒輪傳動(dòng)的效率。第三，保持油的清潔。外在因素對齒面磨損也是比較嚴(yán)重的，保持油的清潔，能夠進(jìn)一步提高齒輪的運(yùn)行效果。第四，針對齒面硬度予以提高。齒輪本身的性質(zhì)，也對齒面磨損具有較大的影響，提高齒面的硬度后，將直接降低齒面磨損的概率。

三、齒面點(diǎn)蝕和裂紋

齒輪失效后，點(diǎn)蝕也是比較重要的表現(xiàn)之一。相對于其他的失效而言，齒面點(diǎn)蝕所造成的影響更加嚴(yán)重。齒面點(diǎn)蝕出現(xiàn)后，將直接導(dǎo)致齒輪本身的物理性質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重的影響，并且在工作效率方面表現(xiàn)持續(xù)的下降，甚至?xí)ζ渌凝X輪造成影響。齒輪點(diǎn)蝕的出現(xiàn)，意味著齒輪必須得到更換或處理，否則將埋下極為嚴(yán)重的安全隱患。

本文認(rèn)為，在齒輪點(diǎn)蝕的處理上，可從以下幾個(gè)方面出發(fā)：第一，全齒面針狀點(diǎn)蝕（小麻點(diǎn)），可能由于箱體內(nèi)不清潔或油料使用不當(dāng)造成，以適當(dāng)提高潤滑油的黏度為宜。因?yàn)楫?dāng)齒面出現(xiàn)疲勞裂紋后，潤滑油就會侵入裂紋，而且黏度愈低的油愈易侵入裂紋。潤滑油侵入裂紋后，在輪齒嚙合時(shí)就有可能在裂紋內(nèi)受到擠脹，從而加快裂紋的擴(kuò)展。所以對轉(zhuǎn)速不高的齒輪傳動(dòng)，以用黏度高一點(diǎn)的油潤滑為宜；但轉(zhuǎn)速較高的齒輪傳動(dòng)，如要用噴油潤滑，宜用黏度低的油。第二，齒中部小面積破壞性點(diǎn)蝕（粒狀），可能因?yàn)闊崽幚頋B碳淬火有效硬化層深度不夠、表層硬度梯度大，熱處理后回火充分，滲碳淬火后磨齒時(shí)磨削用量不當(dāng)或冷卻不充分等不合理等因素易造成裂紋，在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由裂紋發(fā)展為點(diǎn)蝕和剝落失效。所以要應(yīng)適當(dāng)提高齒輪材料的硬度，以增強(qiáng)齒輪抗點(diǎn)蝕的能力，磨齒時(shí)采用正確的磨削用量和冷卻方法。

四、關(guān)于齒輪失效的討論

在現(xiàn)階段的加工和生產(chǎn)中，齒輪的重要性是不言而喻的，其在很多方面都表現(xiàn)為較大的積極作用。為此，齒輪失效后應(yīng)第一時(shí)間進(jìn)行分析，選擇有效的方法進(jìn)行解決，并針對齒輪的性質(zhì)、工作情況等，避免后續(xù)工作的問題反復(fù)出現(xiàn)，針對問題嚴(yán)重的齒輪，應(yīng)直接進(jìn)行更換處理，避免造成惡性循環(huán)。值得注意的是，齒輪失效后，應(yīng)針對每一次的失效情況、失效程度、失效類型，進(jìn)行總結(jié)和分析，為后續(xù)的齒輪維護(hù)、檢查等，提供較多的參考與指導(dǎo)，強(qiáng)化齒輪的運(yùn)行效率。

結(jié)語

本文對齒輪失效的幾種形式與應(yīng)對措施展開討論，從客觀的角度來分析，齒輪在長期的運(yùn)行后，出現(xiàn)失效問題是比較正常的現(xiàn)象。在日后的失效處理中，應(yīng)根據(jù)齒輪的具體情況進(jìn)行處理，不能采用單一的方法進(jìn)行處理，而是要根據(jù)失效的影響程度，選擇合理的方法來解決，還要顧及到對其它齒輪的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]王輝，李曉龍，王罡，向東，融亦鳴.大型風(fēng)電齒輪箱的失效問題及其設(shè)計(jì)制造技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析[J].中國機(jī)械工程，2013（11）.

[2]胡延平.煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效形式分析及改進(jìn)措施[J].江西煤炭科技，2010（03）：105-107.

[3]曹宇光，張士華，李森，張卿.自升式平臺升降系統(tǒng)齒輪失效分析[J].理化檢驗(yàn)（物理分冊），2010（12）：806-809.