與廠(chǎng)家一起學(xué)習圓柱齒輪減速機齒輪典型失效特性分析
根據造紙廠(chǎng)外圓齒輪減速器的失效統計,齒輪損壞是外圓齒輪減速器失效的比例,達到60%;其次是軸承損壞,19%。因此,減少齒輪損壞可以達到減少圓柱齒輪減速器失效,延長(cháng)減速器壽命的目的。在齒輪運行過(guò)程中,由于制造、操作、安裝或維護不善,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,導致齒面出現斷齒、點(diǎn)蝕、剝落、粘接和磨損等失效模式。根據對造紙車(chē)間壓輥和烘干機傳動(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,因為齒根處的彎曲應力大,是應力集中的來(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)生的彎曲應力是一種周期性的脈動(dòng)交變應力,在齒根圓角、加工刀具痕跡、材料缺陷等應力集中源的共同作用下,會(huì )產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋逐漸擴展和擴展,最終導致疲勞和斷齒。(2)過(guò)載斷齒。用于造紙廠(chǎng)壓輥、烘干機傳動(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。由于嚴重的過(guò)載或沖擊載荷作用,導致齒根危險部位的應力超過(guò)了突然發(fā)生齒斷裂的限值。(3)部分斷齒。當齒面加工精度低或齒輪安裝質(zhì)量差時(shí),沿齒面接觸線(xiàn)會(huì )出現一端接觸、另一端不接觸的偏心載荷現象。偏心載荷顯著(zhù)增加了部分接觸齒輪齒根處的應力。如果超過(guò)了限值,就會(huì )發(fā)生部分斷齒,而部分斷齒總是發(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。它通常出現在接近螺距線(xiàn)的齒根表面。其原因是齒面脈動(dòng)循環(huán)接觸應力超過(guò)了材料的極限應力。當齒面脈動(dòng)循環(huán)接觸應力超過(guò)材料的限應力時(shí),齒面就會(huì )出現疲勞裂紋。嚙合時(shí)裂紋閉合,促進(jìn)了裂紋間隙內油壓的增大,加速了裂紋的擴展。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(lèi)型的點(diǎn)狀腐蝕:①初始點(diǎn)蝕(也稱(chēng)為收斂點(diǎn)蝕)。通常只發(fā)生在齒柔軟的表面(HB < 350)。點(diǎn)蝕出現后,不再繼續發(fā)展,甚至消失。原因是微突起逐漸變平,增大了接觸面積,降低了接觸應力。②廣泛的點(diǎn)蝕。發(fā)生在堅硬的齒表面(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)生在潤滑油粘度太低,操作溫度太高,齒表面單位面積上的負載太大,相對滑動(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)軸器對中聯(lián)軸器對中和軸承失效也是齒輪損壞的重要原因。當變速箱軸承[2]失效時(shí),經(jīng)常會(huì )有規律性的沖擊。當動(dòng)能較大且聯(lián)軸器對中不良時(shí),軸承會(huì )發(fā)生嚴重故障,加速齒輪的損壞,使齒輪提前失效。
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