齿轮失效形式探讨

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1、齿轮失效形式探讨摘要：齿轮是机械传动中使用较多的零件，齿轮是机械设备中广泛使用的一种机械传动零件，齿轮传动就是通过一对齿轮轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长，是机器的重要机构。由于质量和使用等问题，齿轮会出现失效的现象，常见的轮齿失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面塑性变形，等等。关键词：齿轮失效形式预防1、引言齿轮是重要的传递运动和功率的零件，它的受力情况很复杂，如：齿根部承受很大的交变弯曲应力，齿面承受很大的接触应力和摩擦力，齿部承受一定的冲击载荷，这会使齿轮产生几种不

2、同的失效形式，而齿轮的失效会影响机器的正常工作，甚至有可能引起严重的事故。因此，对齿轮的可靠性提出了越来越高的要求。失效分析的目的就是要找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施。另外，从经济性考虑，也要不断提高零件的寿命。这些都使得失效分析变得越来越重要。失效分析的结果对于零件的设计、选材、加工以至使用都有很大的指导意义。2、齿轮的失效形式：2.1齿轮断裂（1）疲劳断裂：它是由于循环弯曲应力超过材料的极限应力。这种应力可能由于齿根结构、超负荷、角度误差或由于缺口、齿面的缺陷导致突然的应力增高，在加载侧出现裂纹。通常在齿面边缘的圆角上而发展到沿整个齿根或者沿对角线斜上横过全齿的整齿断裂

3、。如，某煤矿综采面使用的中双链刮板输送机的传动齿轮，下井只用几个月就陆续发生三轴齿轮、一轴圆弧伞齿轮断齿事故。主要原因是选材不当（30CrMnTi钢）（2）磨损断裂：由于严重点蚀、剥落或严重的磨料性磨损等严重磨损，使轮齿的强度降低到轮齿断裂极限以下，造成轮齿断裂。（35）超负荷断裂：由于突然的冲击负荷，在齿面的一个端角度误差处造成载荷集中；也可能由于轴承的损坏、轴的弯曲或较大的外部零件进入啮合使轮齿楔住，而造成轮齿断裂。（4）淬裂：它是由于热处理形成过高的内应力，是疲劳断裂的起源点。外观呈细丝状裂纹，断纹的初始部分会氧化变色。（5）磨削裂纹：由于机加工齿轮磨削的方法不当或热处理方法不

4、当，在齿面产生细的裂纹。避免措施：（1）采用高强度钢；（2）采用合适的热处理方式增强轮齿齿芯的韧性；（3）用增加齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕的方法来减小齿根应力集中；（4）增大轴及支承的刚性，使轮齿接触线上受载较为均匀；（5）采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理；（6）加大齿轮模数；（7）采用正变位齿轮。网状形，也是疲劳断裂的起源点2.2齿轮磨损（1）正常磨损：是齿轮接触表面上的金属以一定的速率缓慢的损耗。它在齿轮的预期寿命内将不影响其正常的使用性能。磨损量以不超过维修标准为限。（2）中度磨损：是齿轮接触表面上的金属较快的损耗。它会使齿轮的齿廓发生一定的变化，使平稳性降低

5、，噪音加大。（3）破坏性磨损：它是齿面的损伤、齿廓的变化达到非常严重的程度，使运转的平稳性受到较严重的破坏，齿轮的寿命显著降低。（4）磨料性磨损（擦伤）：它是由于在齿轮的啮合中进入细颗粒，使齿面沿滑动方向呈短线状划痕，引起齿面的损坏。这种颗粒可能是来自齿轮箱中的污物、铸造遗留的砂粒、油中的杂质和轮齿表面或轴承剥落下的金属颗粒。（5）干涉磨损：由于安装不当，当轮齿不合理或提前接触时，全部载荷集中于主动齿轮根与相配齿轮的齿顶的啮合上（在被动轮齿根与相配齿轮的齿顶间断开），其破坏由轻到重，严重时主动轮齿齿根被掘起，而相配齿轮的齿顶严重地卷起，引起齿轮副的完全破坏。（6）腐蚀性磨损：它是由于

6、轮齿在啮合摩擦过程中与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损。如酸的湿气（水污染）、润滑油的污染及润滑油脂混入酸性水对齿面所产生的锈蚀等。在煤矿井下这种情况时常发生。（75）胶合：由于超负荷或使用润滑油不当，轮齿接触面在重载的作用下，润滑油油膜破裂，使两啮合轮齿的接触面材料直接接触并粘焊在一起，引起较软齿面的部分接触面材料沿滑方向被撕破或起沟。当成因条件没有消除时，胶合会继续扩展。（8）疲劳磨损（点蚀）：在齿轮的高副接触中，材料表层受到很大的接触应力，当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件表面形成小坑，有着钝和粗糙的外观。（9）烧伤：由于超负荷、高速或润滑不良，产生

7、过度磨擦，轻者齿面高温变色，重者由于材料的硬度降低而产生严重磨损或齿面损坏。避免措施：（1）提高齿面硬度；（2）降低轮齿表面粗糙度；（3）降低滑动系数；（4）定期清洁和更换润滑油；（5）变开式传动为闭式传动。2.3疲劳点蚀点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一。在润滑良好的闭式齿轮传动中，常见的齿面失效形式多为点蚀。所谓点蚀就是齿面在周期变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。齿面上最初出现的点蚀仅为针尖大小的麻点，如工作条件未加改善，麻点就会逐渐扩