浅谈齿轮故障的原因

　　齿轮由于结构型式、材料与热处理、操作运行环境与条件等因素不同，发生故障的形式也不同，常见的齿轮故障有以下几类形式。

 

(1)齿面磨损

 

　　润滑油不足或油质不清洁会造成齿面磨粒磨损，使齿廓改变，侧隙加大，以至由于齿轮过度减薄导致断齿。一般情况下，只有在润滑油中夹杂有磨粒使，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。

 

(2)齿面胶合和擦伤

 

　　对于重载和高速齿轮的传动，齿面工作区温度很高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。新齿轮未经磨合便投入使用时，常在某一局部产生这种现象，使齿轮擦伤。

 

(3)齿面接触疲劳

 

　　齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生脉动载荷。载荷和脉动力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的剪应力，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，接触表面将产生疲劳裂纹，随着裂纹的扩展，最终使齿面剥落小片金属，在齿面上形成小坑，称之为点蚀。当点蚀扩大连成片时，形成齿面上金属块剥落。此外，材质不均匀或局部擦伤，也容易在某一齿上首先出现接触疲劳，产生剥落。

 

(4)弯曲疲劳与断齿

 

　　在运行过程中承受载荷的齿轮，如同悬臂梁，其根部收到脉冲循环的弯曲应力作用，当这种周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会在根部产生裂纹，并逐步扩展，当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能会引起断齿。断齿和点蚀是齿轮故障的主要形式。

 

　　齿轮故障还可分为局部故障和分布故障。局部故障集中在一个或几个齿上，而分布故障则在齿轮各个轮齿上都有体现。

 

二、齿轮故障的原因

 

　　产生上述齿轮故障的原因很多，但从大量故障的分析统计结果来看，主要原因有以下几个方面。

 

（1）制造误差

 

　　齿轮制造误差主要有偏心、齿距偏差和齿形误差等。

 

　　偏心是指齿轮（一般为旋转体）的几何中心和旋转中心不重合，齿距偏差是指齿轮的实际齿距与公称齿距有较大误差，而齿形误差是指渐开线齿廓有误差。

 

(2)装配不良

 

　　齿轮装配不当会造成工作状态劣化。当一对互相啮合的齿轮轴不平行时，会在齿宽方向只有一段接触，或则出现齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳的传递扭动矩，这种情况称为“一段接触”，会使齿的局部承受过大的载荷，有可能造成撕齿

 

（3）润滑不良

 

　　对于高速重载齿轮，润滑不良会导致齿面局部过热，造成色变，胶合等故障，导致润滑不良的原因是多方面的除了油路堵塞、喷油孔堵塞外，润滑油中进水、润滑油变质，油温过高等都会造成齿面润滑润滑不良

 

（4）超载

 

　　对于工作负荷不平稳的齿轮驱动装置，经常会出现过载现象，如果没有适当的保护措施，就会造成齿轮过载断裂、或者长期过载导致大量的轮齿根部疲劳裂纹、断裂。

 

 （5）操作失误

 

　　操作失误通常包括缺油、超载、长期超速等，都会造成齿轮损伤、损坏。

 

　　总结：齿轮是机械设备中重要的连接和传动部件，在机械设备运行过程中发挥有重要作用。但由于齿轮本身结构的特点，是特别易损害和出现故障的部件，如不及时发现故障，将会给整个生产和社会造成很大的损失。可见齿轮故障诊断的重要性。