一、齒輪常見(jiàn)故障現(xiàn)象

1、斷齒

斷齒是最常見(jiàn)的齒輪故障，輪齒的折斷一般發(fā)生在齒根，因?yàn)辇X根處的彎曲應(yīng)力最大，而且是應(yīng)力集中之源。

斷齒有三種情況:

1) 疲勞斷齒

由于輪齒根部在載荷作用下所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)交變應(yīng)力，以及在齒根圓角、加工刀痕、材料缺陷等應(yīng)力集中源的復(fù)合作用下，會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋逐步葛延擴(kuò)展，最終導(dǎo)致輪齒發(fā)生疲勞斷齒。

2) 過(guò)載斷齒

對(duì)于由鑄鐵或高硬度合金鋼等脆性材料制成的齒輪，由于嚴(yán)重過(guò)載或受到?jīng)_擊載荷作用會(huì)使齒根危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力超過(guò)極限值而發(fā)生突然斷齒。

3) 局部斷齒

當(dāng)齒面加工精度較低、或齒輪檢修安裝質(zhì)量較差時(shí)，沿齒面接觸線會(huì)產(chǎn)生一端接觸、另一端不接觸的偏載現(xiàn)象。偏載使局部接觸的輪齒齒根處應(yīng)力明顯增大，超過(guò)極限值而發(fā)生局部斷齒。局部斷齒總是發(fā)生在輪齒的端部。

2、點(diǎn)蝕

點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)常見(jiàn)的損壞形式，一般多出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面上，發(fā)生的原因是齒面脈動(dòng)循環(huán)接觸應(yīng)力超過(guò)了材料的極限應(yīng)力。

在齒面處的脈動(dòng)循環(huán)變化的接觸應(yīng)力超過(guò)了材料的極限應(yīng)力時(shí)，齒面上就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋在嚙合時(shí)閉合而促使裂紋縫隙中的油壓增高，從而又加速了裂紋的擴(kuò)展。如此循環(huán)變化，最終使齒面表層金屬一小塊一小塊地剝落下來(lái)而形成麻坑，即點(diǎn)蝕。

點(diǎn)蝕有兩種情況:

1) 初始點(diǎn)蝕(也叫收斂性點(diǎn)蝕)

通常只發(fā)生在軟齒面(HB<350) 上，點(diǎn)蝕出現(xiàn)后，不再繼續(xù)發(fā)展，甚至反而消失。原因是微凸起處逐漸變平，從而擴(kuò)大了接觸區(qū)，接觸應(yīng)力隨之降低

2) 擴(kuò)展性點(diǎn)蝕

發(fā)生在硬齒面(HB>350) 上，點(diǎn)蝕出現(xiàn)后，因?yàn)辇X面脆性大，凹坑的邊緣不會(huì)被碾平，而是繼續(xù)碎裂下去，直到齒面完全損壞。

對(duì)開(kāi)式齒輪，齒面的疲勞裂紋尚未形成或擴(kuò)展時(shí)就被磨去，因此不存在點(diǎn)蝕。當(dāng)硬齒面齒輪熱處理不當(dāng)時(shí)，沿表面硬化層和芯部的交界層處，齒面有時(shí)會(huì)成片剝落，稱(chēng)為片蝕。

3、磨損

齒面的磨損是由于金屬微粒、塵埃和沙粒等進(jìn)入齒的工作表面所引起的。齒面不平、潤(rùn)滑不良等也是造成齒面磨損的原因。此外，不對(duì)中、聯(lián)軸器磨損以及扭轉(zhuǎn)共振等，會(huì)在齒輪嚙合點(diǎn)引起較大的扭矩變化，或使沖擊加大，將加速磨損。

齒輪磨損后，齒的厚度變薄，齒廓變形，側(cè)隙變大，會(huì)造成齒輪動(dòng)載荷增大，不僅使振動(dòng)和噪音加大，而且很可能導(dǎo)致斷齒。

4、膠合

齒面膠合(劃痕)是由于嚙合齒面在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)油膜破裂，齒面直接接觸，在摩擦力和壓力的作用下接觸區(qū)產(chǎn)生瞬間高溫，金屬表面發(fā)生局部熔焊粘著并剝離的損傷。

膠合往往發(fā)生在潤(rùn)滑油粘度過(guò)低、運(yùn)行溫度過(guò)高、齒面上單位面積載荷過(guò)大、相對(duì)滑動(dòng)速度過(guò)高、接觸面積過(guò)小、轉(zhuǎn)速過(guò)低(油帶不起來(lái)) 等條件下。齒面發(fā)生膠合后，將加速齒面的磨損，使齒輪傳動(dòng)很快地趨于失效

二、齒輪故障原因

1、制造誤差

齒輪制造誤差主要有偏心、齒距偏差和齒形誤差等。偏心是指齒輪(一般為旋轉(zhuǎn)體) 的幾何中心和旋轉(zhuǎn)中心不重合，齒距偏差是指齒輪的實(shí)際齒距與公稱(chēng)齒距有較大誤差，而齒形誤差是指漸開(kāi)線齒廓有誤差。

2、裝配不良

齒輪裝配不當(dāng)會(huì)造成工作狀態(tài)劣化。當(dāng)一對(duì)互相嚙合的齒輪軸不平行時(shí)，會(huì)在齒寬方向只有一端接觸，或者出現(xiàn)齒輪的直線性偏差等，使齒輪所承受的載荷在齒寬方向不均勻，不能平穩(wěn)地傳遞動(dòng)扭矩，這種情況稱(chēng)為“一端接觸”，會(huì)使齒的局部承受過(guò)大的載荷，有可能造成斷齒。

3、潤(rùn)滑不良

對(duì)于高速重載齒輪，潤(rùn)滑不良會(huì)導(dǎo)致齒面局部過(guò)熱，造成色變、膠合等故障。導(dǎo)致潤(rùn)滑不良的原因是多方面的，除了油路堵塞、噴油孔堵塞外，潤(rùn)滑油中進(jìn)水、潤(rùn)滑油變質(zhì)、油溫過(guò)高等都會(huì)造成齒面潤(rùn)滑不良。

4、超載

對(duì)于工作負(fù)荷不平穩(wěn)的齒輪驅(qū)動(dòng)裝置(例如礦石破碎機(jī)、采掘機(jī)等)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，就會(huì)造成輪齒過(guò)載斷裂，或者長(zhǎng)期過(guò)載導(dǎo)致大量輪齒根部疲勞裂紋、斷裂。

5、操作失誤

操作失誤通常包括缺油、超載、長(zhǎng)期超速等，都會(huì)造成齒輪損傷、損壞。