機床齒輪損壞原因及解決策略分析

宋曉莉

摘要：齒輪是機床中最重要的一個部件，也是最受保護的一個部件之一。但在實踐中齒輪常常因為各種各樣的原因而損壞， 本文就機床齒輪的損壞原因給出具體的分析，并針對這些原因給出解決的策略。

關鍵詞：齒輪 損壞 策略

機床齒輪在整個機床流程過程中起到非常重要的作用，尤其對于機床進行金屬切削來說，具有精度高、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)動鏈復雜、自動化程度高等特點，常常因為各種各樣的原因造成機床齒輪的損壞。大多數(shù)機床齒輪損壞的原因是因為齒輪的負荷過大，或者由于操作者的非正常操作而引起的，本文討論的機床齒輪損壞原因不包括人為因素，具體機床齒輪損壞的原因主要有：齒輪的長期磨損、起麻點與剝落、重復過大負荷、撞擊、波紋、起棱與冷變形等。

1.機床齒輪損壞的原因分析

1.1.齒輪的長期磨損

任何機械件都有磨損，機床齒輪一樣，由于長期的磨損導致齒輪的磨損。大多數(shù)機床齒輪的磨損是長期的、緩慢的，如機床長期的劃傷而造成，由于急速磨損造成損壞的，如察傷。但大多數(shù)是由于長期的磨損而造成的損壞。磨損通常有以下幾種類型：粘附磨損、磨料磨損以及腐蝕磨損。

第一種磨損是粘附磨損。該種磨損是金屬與金屬長期接觸，表面粘結(jié)到一起后再次分離造成的。這種磨損的原因有以下兩種可能性原因：潤滑油的使用不合適與齒輪沒有正確的齒合。粘附磨損大多數(shù)是潤滑油不足造成的，齒輪沒有正確的齒合只是少數(shù)情形之一。

第二中磨損是磨料磨損。該種機床齒輪磨損是由于外界顆粒物長期附著在齒輪上造成的，如灰塵或砂礫造成的。長期的磨料磨損，在齒輪齒面的磨損成線性可以看見的，如不及時清理，齒輪中的額磨料顆粒物會聚集越多，通常這些顆粒物裹藏在潤滑油中。

第三種磨損是腐蝕磨損。該種磨損是由于潤滑油或其它添加劑的污染而造成對機床齒輪表面的腐蝕。這種腐蝕稱之為化學侵蝕，長期的化學侵蝕會造成機床齒輪的損壞。該種模式與物料磨損相似，都有由于潤滑油等的正常功能被破壞， 不同的是磨料磨損是物理磨損，腐蝕磨損是化學磨損。

1.2.起麻點、剝落、碎裂

起麻點實際上是一種疲勞缺陷，磨損出現(xiàn)在齒輪上的顆粒物脫離后。當齒合齒輪的表面在進入相互接觸狀態(tài)時，齒輪表面上的反復應力所造成的麻點。這些麻點沿著接觸線開始，該點是齒輪壓力上最大承受的地方，由于長期的過大負荷造成的，裂紋通常在麻點區(qū)域開始的。剝落是麻點進一步發(fā)展的一種嚴重形式，麻點區(qū)的齒輪可能一部分會裂掉。碎裂通常表現(xiàn)為沿齒輪裂開的裂紋，由于過大的工作負荷會造成這種碎裂。

不是所有的麻點都會造成機床齒輪的損壞，一些麻點是由很小的坑穴組成的，這些坑穴不會發(fā)展到損壞的程度，常常會“痊愈”變好的。此外還有些麻點也是無害的，麻點中的螺旋面的外端有麻點，原因是中心線稍有失調(diào)，這些麻點緩慢向齒中發(fā)展后就停止發(fā)展，表面變的開始拋光，這就表示齒輪表面的分配變的均勻了，這種麻點是不會造成損害的。

1.3.重復過大負荷

重復過大負荷是齒輪疲勞的一種表現(xiàn)，這種長期的疲勞造成機床齒輪的損壞。這種長期重復過大負荷會造成齒輪齒根的斷裂，疲勞缺陷可能高負荷造成的某個小裂紋開始，在正常的工作狀態(tài)下很難發(fā)現(xiàn)，直到齒輪的完全失效。重復過大負荷是典型的疲勞缺陷，其特點是重復過大負荷造成的。該種齒輪的損壞也是由一個過程的，過大負荷產(chǎn)生的應力在某個點開始其裂紋，隨后，這種重復的過大負荷造成了疲勞缺陷，這些裂紋持續(xù)發(fā)展，直到齒輪表面。

1.4.撞擊

撞擊而造成的機床齒輪一般由兩種原因，一種是認為粗暴操作造成，一種是正常的機械碰撞，本次討論的是正常的機械碰撞。撞擊缺陷的原理是由于撞擊闡釋了巨大的載荷而引起的。這種撞擊造成的損壞通常發(fā)生在齒根或近齒根處。該種齒輪損壞與上幾種情況不同， 沒有一個發(fā)展的過程，完全是一個突然事件。通常在斷折的表面呈灰色顆粒裝。也有可能是多次重復的撞擊而造成的。

1.5.波紋、起棱、冷變形

波紋、起棱和冷變形的情況較為少見，而且發(fā)生的破壞性也沒有前面減少的幾種情況嚴重，這些情況的發(fā)生本質(zhì)上是齒輪材料的發(fā)生變化和表面變形的一種狀態(tài)。這種由于材質(zhì)的問題或氣溫等因素造成的齒輪損壞是非工作狀態(tài)原因、非人為原因，在實踐中很難控制。

2.解決策略分析

針對上述機床齒輪損壞原因，本文給出一些三個方面的解決策略：

2.1.定期檢查機床齒輪并保養(yǎng)

上述大部分齒輪損害是可以預防的，尤其是磨損、起麻點以及撞擊等。定期檢查機床齒輪可以最大限度的預防齒輪的損壞，如果發(fā)生損壞的預知，可以提前保養(yǎng)，例如潤滑油的正確使用，可以在很多程度上保護齒輪的長壽命，潤滑油涂抹在齒輪后，在檢測中主要是否有顆粒物附著在上面，防止磨料磨損的發(fā)生。

全面檢查機床齒輪罩，對沒有固定好的毛氈等保護結(jié)構(gòu)進行改造，有必要時安裝毛氈并進行密封，調(diào)整齒輪罩與齒輪軸至安家的間隙；定期清理附著在齒輪及齒輪罩上面的異物等措施。

定期保養(yǎng)分為以操作工為主的一級保養(yǎng)和以專業(yè)維修人員為主的二級保養(yǎng)，一保和二保有不同的保養(yǎng)周期和內(nèi)容，但與例保最大的區(qū)別在于機床運轉(zhuǎn)一定時間后，根據(jù)本單位的實際生產(chǎn)情況和機床實際使用情況，安排一定的時間停機對設備進行全面的檢查與保養(yǎng)。

2.2.了解機床結(jié)構(gòu)及保養(yǎng)原理

機床由床身、工作臺、分度機構(gòu)、差動機構(gòu)、進刀機構(gòu)、液壓潤滑、電器控制等部分組成。它的加工精度主要取決于刀具與被加工產(chǎn)品相對運動的傳動精度和相對之間的幾何精度。哪些部位容易出問題，哪些部位應予特別關注，操縱者應做到心中有數(shù)。尤其是齒輪的結(jié)構(gòu)與保養(yǎng)原理是最為關注的內(nèi)容。

2.3.按照規(guī)則維護保養(yǎng)機床齒輪

按照規(guī)章制度、正確的日常維護保養(yǎng)可使機床保持良好的技術狀態(tài)，延緩劣化進程，及時發(fā)現(xiàn)和消滅故障隱患，從而保證機床的正常運行。

班前由操作者按清潔、潤滑、調(diào)整、緊固、防腐的“十字作業(yè)法”進行保養(yǎng)，清潔潤滑是機床保養(yǎng)最基本的要求；班中應嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，加強巡回檢查；班后仍要嚴格實行“十字作業(yè)法”，尤其是清潔衛(wèi)生。

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