農(nóng)業(yè)機械齒輪的失效判定與保養(yǎng)方法

李勇

齒輪傳動是農(nóng)業(yè)機械最主要的傳動方式。影響齒輪傳動質(zhì)量的因素很多，從構成結構上來看有齒輪箱、軸、軸承等零件，從精度上來看各零件的制造精度、裝配精度，從設計上有選材、熱處理等，從使用上涉及到齒輪的保養(yǎng)與潤滑。

1.輪的失效形式與判定

1.1輪齒磨損

磨損是使齒輪的齒厚變薄，變薄的齒輪傳遞載荷的能力下降，齒側間隙增大，齒輪在嚙合過程中會產(chǎn)生沖擊、振動且噪音增大。較小量的齒輪磨損可以正常使用，過大的磨損必需更換新的齒輪。產(chǎn)生磨損的主要原因是在大負荷工況下長期地工作，產(chǎn)生的機械磨損；長期不更換潤滑油，潤滑油中的鐵屑、硬質(zhì)顆粒等造成的研磨磨損；沒有使用規(guī)定型號的潤滑油，使?jié)櫥p磨性能下降等原因所造成。齒輪磨損使齒輪嚙合產(chǎn)生沖擊振動、噪音增大，誘發(fā)牙齒折斷。判斷磨損失效的依據(jù)是齒厚減薄量與齒厚的比值，M=△S/mn，△S為實測齒厚的減薄量（可用齒輪卡尺、游標卡尺測量齒高中部的實際齒厚，△S為設計齒厚與實際齒厚的差），mn為齒輪的法向模數(shù)，對于拖拉機、農(nóng)業(yè)機械的齒輪M≤40%，M超過40%的齒輪就不能繼續(xù)使用了。

1.2齒輪折斷

失效形式是齒輪的輪齒折斷，輪齒折斷有疲勞折斷與沖擊載荷作用下的折斷。疲勞折斷一般是由于輪齒的微裂紋在交變載荷作用下裂紋不斷擴展所造成的，沖擊折斷是齒輪在嚴重過載、沖擊或異物進入嚙合下產(chǎn)生的。對于較大的輪齒折斷、裂紋的齒輪沒有修復的價值，需要更換新的齒輪。對于折斷量≤齒寬×1/4，有微波裂紋且不處于齒根部位的齒輪可以繼續(xù)使用。

1.3齒面膠合

膠合是相嚙合齒面的金屬，在一定壓力下直接發(fā)生粘著，同時隨著齒面的相對運動，使金屬從齒面上撕落而引起的一種嚴重的粘著磨損現(xiàn)象。農(nóng)業(yè)機械齒輪都是低速重載運動工況，齒面是在臨界摩擦狀態(tài)，齒面嚙合中不能夠產(chǎn)生良好的潤滑油膜。齒面在重壓下金屬產(chǎn)生熔化粘合，同時齒輪的相對運動使齒面金屬撕落產(chǎn)生膠合。膠合使齒輪齒面接觸面積減小，承載能力下降。

1.4齒面剝落

齒面剝落是指齒面上的材料成片剝離的一種輪齒損傷，齒面剝落后的坑比較淺、形狀不規(guī)則，顯現(xiàn)出淺平狀態(tài)。齒面剝落主要的原則是齒輪在交變載荷作用下疲勞，或是熱處理所造成的微裂紋擴展所產(chǎn)生的。齒面剝落使齒輪的承載能力、耐磨能力嚴重下降，如不及時更換會產(chǎn)生牙齒折斷的故障。齒面剝落失效的判定依據(jù)是齒面剝落面積與齒面面積比值≤55%，或其中20%剝落坑最大尺寸與模數(shù)的比值≤20%。

2.齒輪傳動保養(yǎng)方法

齒輪傳動要按農(nóng)業(yè)機械保養(yǎng)要求進行保養(yǎng)，定期更換符合質(zhì)量標準的潤滑油。發(fā)動機、變速箱、后橋等各部位所用的潤滑油型號、更換間隔等都是不同的，不符合保養(yǎng)要求的潤滑油會使齒輪嚙合的減磨、降溫等效果嚴重下降。陳舊潤滑油最好是在熱車的狀態(tài)下放出，使齒輪箱中的沉淀物、鐵屑、硬質(zhì)顆粒等隨之放出，減少對齒輪的磨損、刮傷。

更換齒輪時要購買原廠的配件，原廠配件是按制造農(nóng)業(yè)機械整車用零件的材料、工藝標準生產(chǎn)制造的，與所要更換的零件質(zhì)量完全一致。非原廠的配件其制造工藝、生產(chǎn)質(zhì)量標準、材料選用與設計要求可能會不一致，齒輪就達不到原廠零件的質(zhì)量，用非原廠配件可能就會在使用中引發(fā)故障。在選擇齒輪時特別要注意輪齒的表面粗糙度，研究表明對于處在邊界潤滑狀態(tài)的低速重載齒輪表面粗糙度對表面磨損影響較大，初始表面粗糙度高的磨損率高，初始表面粗糙度低的磨損率低，因此要選擇表面粗糙度值小的（表面光滑的齒面）的齒輪。

新齒輪裝配后在投入使用前，應進行充分的跑合，即進行磨合，嚴禁不經(jīng)過磨合就進行生產(chǎn)使用。新齒輪在經(jīng)過加工后齒面都存在著凸凹不平，即存在著表面粗糙度，表面粗糙度使齒面的接觸表面質(zhì)量下降，經(jīng)過試運行的跑合能有效地降低表面粗糙度對接觸質(zhì)量的影響，通過跑合的齒輪能有效地改善齒輪表面的接觸質(zhì)量，即能有效地提高承載能力、提高耐磨性能。因此，農(nóng)業(yè)機械維修后都要按試運行操作規(guī)程認真磨合，嚴禁更換新齒輪后立即投入作業(yè)，并在試運轉后要放掉潤滑油。