與廠家一起學(xué)習(xí)圓柱齒輪減速機(jī)齒輪典型失效特性分析
根據(jù)造紙廠外圓齒輪減速器的失效統(tǒng)計(jì)，齒輪損壞是外圓齒輪減速器失效的比例，達(dá)到60%;其次是軸承損壞，19%。因此，減少齒輪損壞可以達(dá)到減少圓柱齒輪減速器失效，延長(zhǎng)減速器壽命的目的。在齒輪運(yùn)行過(guò)程中，由于制造、操作、安裝或維護(hù)不善，可能會(huì)發(fā)生各種形式的故障。由于齒輪材料、熱處理和運(yùn)行條件等因素的不同，失效模式也不同。主要原因是齒面受到交變載荷的作用，導(dǎo)致齒面出現(xiàn)斷齒、點(diǎn)蝕、剝落、粘接和磨損等失效模式。根據(jù)對(duì)造紙車間壓輥和烘干機(jī)傳動(dòng)的圓柱齒輪減速器的取樣分析，減速器齒輪各故障的比例為:斷齒占41%，麻點(diǎn)占31%，劃傷占10%，磨損占10%。其他的占8%。1.斷齒齒斷是齒輪最常見(jiàn)的故障。斷齒一般發(fā)生在齒根處，因?yàn)辇X根處的彎曲應(yīng)力大，是應(yīng)力集中的來(lái)源。常見(jiàn)的斷齒個(gè)案有三種:(1)疲勞斷齒。由于齒根在載荷作用下產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是一種周期性的脈動(dòng)交變應(yīng)力，在齒根圓角、加工刀具痕跡、材料缺陷等應(yīng)力集中源的共同作用下，會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋逐漸擴(kuò)展和擴(kuò)展，最終導(dǎo)致疲勞和斷齒。(2)過(guò)載斷齒。用于造紙廠壓輥、烘干機(jī)傳動(dòng)的圓柱齒輪減速器，其齒輪多由鑄鐵或高硬度合金鋼等脆性材料制成。由于嚴(yán)重的過(guò)載或沖擊載荷作用，導(dǎo)致齒根危險(xiǎn)部位的應(yīng)力超過(guò)了突然發(fā)生齒斷裂的限值。(3)部分?jǐn)帻X。當(dāng)齒面加工精度低或齒輪安裝質(zhì)量差時(shí)，沿齒面接觸線會(huì)出現(xiàn)一端接觸、另一端不接觸的偏心載荷現(xiàn)象。偏心載荷顯著增加了部分接觸齒輪齒根處的應(yīng)力。如果超過(guò)了限值，就會(huì)發(fā)生部分?jǐn)帻X，而部分?jǐn)帻X總是發(fā)生在齒輪的齒端。2.齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕也是圓柱齒輪減速器齒輪的常見(jiàn)損傷形式之一。它通常出現(xiàn)在接近螺距線的齒根表面。其原因是齒面脈動(dòng)循環(huán)接觸應(yīng)力超過(guò)了材料的極限應(yīng)力。當(dāng)齒面脈動(dòng)循環(huán)接觸應(yīng)力超過(guò)材料的限應(yīng)力時(shí)，齒面就會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋。嚙合時(shí)裂紋閉合，促進(jìn)了裂紋間隙內(nèi)油壓的增大，加速了裂紋的擴(kuò)展。這個(gè)循環(huán)所產(chǎn)生的變化最終會(huì)將齒表面的金屬剝落成小塊，形成小坑，即齒表面的小坑。通常有兩種類型的點(diǎn)狀腐蝕:①初始點(diǎn)蝕(也稱為收斂點(diǎn)蝕)。通常只發(fā)生在齒柔軟的表面(HB < 350)。點(diǎn)蝕出現(xiàn)后，不再繼續(xù)發(fā)展，甚至消失。原因是微突起逐漸變平，增大了接觸面積，降低了接觸應(yīng)力。②廣泛的點(diǎn)蝕。發(fā)生在堅(jiān)硬的齒表面(hb> 350)。在發(fā)生點(diǎn)蝕后，由于齒表面是脆的，所以點(diǎn)蝕的邊緣不會(huì)變平，而是會(huì)繼續(xù)裂紋，直到齒表面完全損壞。3.磨損金屬顆粒、粉塵、砂粒進(jìn)入齒輪工作表面，造成齒面磨損。齒表面不平整、潤(rùn)滑不良等也是造成齒表面磨損的原因;此外，聯(lián)軸器偏置、聯(lián)軸器磨損和扭振共振會(huì)導(dǎo)致大扭矩在齒輪嚙合點(diǎn)的變化，或增加沖擊。將加速磨損。齒輪磨損后，齒厚變薄，齒廓變形，齒隙變大，造成齒輪動(dòng)載荷增大，不僅增加振動(dòng)和噪聲，還可能造成齒斷。4.齒表面膠合齒面膠合(劃痕)是由于嚙合齒面在相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中油膜破裂，齒面直接接觸造成的。在摩擦和壓力的作用下，接觸區(qū)域產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，金屬表面局部焊接、粘連、剝落而損壞。齒面膠合通常發(fā)生在潤(rùn)滑油粘度太低,操作溫度太高,齒表面單位面積上的負(fù)載太大,相對(duì)滑動(dòng)速度過(guò)高,接觸面積太小,速度太低(石油不能起床)。齒面粘接后，齒面磨損加速，齒輪傳動(dòng)容易迅速失效。5.軸承失效和聯(lián)軸器對(duì)中聯(lián)軸器對(duì)中和軸承失效也是齒輪損壞的重要原因。當(dāng)變速箱軸承[2]失效時(shí)，經(jīng)常會(huì)有規(guī)律性的沖擊。當(dāng)動(dòng)能較大且聯(lián)軸器對(duì)中不良時(shí)，軸承會(huì)發(fā)生嚴(yán)重故障，加速齒輪的損壞，使齒輪提前失效。
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