齿轮传动常见的三大故障分析
 
  齿轮传动是指由齿轮副传递运动和动力的装置,它是现代各种设备中应用广泛的一种机械传动方式,在运行过程中难免会出现一些故障,很多人会认为是制造的误差引起的,其实除了这个原因,还有其他方面的原因,下面一起来了解一下。
  
  (1)制造误差
  
  制造齿轮时通常会产生偏心、周节误差,基节误差、齿形误差等几种典型误差。产生这些误差的原因很多,有来自机床运动的误差,切削刀具的误差,刀具、工件、机床系统安装调试不当的误差,夹具的误差和热处理内应力引起的齿轮变形等。当齿轮的这些误差较大时,会引起齿轮传动忽慢忽快的微惯性干扰转动,使齿轮副啮合时产生冲击、振动,引起较大噪声。
  
  (2)装配误差
  
  由于装配技术和装配方法等原因,通常在装配齿轮时会造成“一端接触、一端悬空”的装配误差;齿轮轴的直线性偏差(同轴度、对中性误差)及齿轮的不平衡等。一端接触或齿轮轴的直线性偏差会造成齿轮承受负荷不均,造成个别轮齿负荷过重引起局部早期磨损,严重时甚至引起轮齿断裂。齿轮的不平衡,将引起冲击振动和噪声。
  
  (3)运行中产生的故障
  
  1>齿面塑性变形。当齿轮材料较软而传递载荷较大时,易产生齿面塑性变形。在齿面间过大的摩擦力作用下,齿面接触应力会超过材料抗挤压屈服极限,齿面材料进入塑性状态,造成齿面金属的塑性流动。导致主动齿轮在节线附近的齿面形成凹沟,而从动齿轮在节线附近的齿面形成凸棱,从而使齿形破坏。有时还可在某些类型齿轮的从动齿面上出现“飞边毛刺”。严重时挤出的金属金属充满顶隙,会引起剧烈振动,甚至发生弯曲或断裂,影响齿轮正常啮合传动。
  
  2>轮齿的断裂。齿轮传动时,主动齿轮的作用力和从动齿轮的反作用力都通过接触点分别作用在对方轮齿上,最危险的情况是某一瞬间接触点位于轮齿的齿顶部;此时,轮齿如同一个悬臂梁,受载后轮齿根部产生的弯曲应力为最大,若因突然过载或冲击过载,很容易在齿根处产生过负荷断裂。即使不存在冲击过载的受力工况,当轮齿在交变载荷作用下产生的交变应力集中现象,也易产生疲劳裂纹;逐步扩展,致使轮齿在齿根处产生疲劳断裂。另外由于制造、安装的误差,淬火裂纹、磨削裂纹的损伤和严重磨损后齿厚过分减薄时,在轮齿的任意部位也可能会产生断裂。
  
  3>齿面疲劳。所谓齿面疲劳主要包括齿面点蚀与剥落。造成点蚀的原因,主要是由于轮齿工作表面产生脉动变化的接触应力引起的微观疲劳裂纹,当润滑油进入表面裂纹区后,在啮合过程中先封闭入口然后挤压。微观疲劳裂纹区内的润滑油在高压下使轮齿表面裂纹区域扩展,致使表层金属微粒从齿面上脱落,留下一个个小坑形成齿面点蚀。当轮齿表面的疲劳裂纹继续扩展到较深,较远,或使一系列小坑间材料失效而连接起来,造成大面积或大块脱落现象就形成了齿面剥落。
  
  4>齿面磨损或划痕。轮齿在啮合传动过程中存在相对滑动,加上润滑不良、润滑油不清洁、润滑油变质、低速重载或热处理质量差等,均可造成轮齿齿面的粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损和划痕等。
  
  对于齿轮传动过程中出现的故障,应该从这三点全面分析,找出故障之所在。齿轮的生产对于数值精确要求很高,可能由于一点点的误差都会导致此齿轮生产出来不合格而报废,造成损失,所以在生产齿轮时员工一定要全神贯注,减少不必要的误差。
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