齒輪常見失效原因及其維修方法分析

摘 要：在我國的機械行業(yè)中，作為機械設(shè)備中的必要零件，齒輪的生產(chǎn)精度以及生產(chǎn)質(zhì)量直接決定著機械設(shè)備的使用性能。但是在實際的使用過程中，機械設(shè)備出現(xiàn)故障很多原因就是設(shè)備中的齒輪出現(xiàn)了失效問題。文章主要針對齒輪的時效常見問題以及相應(yīng)的維修方法給予詳細的分析以及闡述，希望通過文章的闡述以及分析能夠幫助機械設(shè)備中的齒輪找出問題出現(xiàn)的原因，及時給予維修；同時也希望通過文章的闡述能夠為我國的齒輪生產(chǎn)及制作的發(fā)展及創(chuàng)新貢獻力量。

關(guān)鍵詞：齒輪失效；機械設(shè)備；維修方法

在機械設(shè)備的傳動部分，齒輪通常是作為一種變速傳動零部件。因此在我國的機械設(shè)備中，齒輪是一種不可替代的傳動零部件。伴隨著現(xiàn)階段我國機械設(shè)備對于齒輪的應(yīng)用范圍越來越大，齒輪制作以及發(fā)展也是非常的迅速。但是在實際的設(shè)備運行過程中，齒輪往往會由于一系列的原因出現(xiàn)失效問題。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計，機械設(shè)備的故障中有近一半是由于齒輪失效造成的?；谏鲜龅那闆r，我們要對齒輪失效的原因給予詳細的分析和處理，選擇最優(yōu)化的維修方法進行齒輪失效維修，保障機械設(shè)備的正常運行。

1 機械設(shè)備中的齒輪失效主要原因

關(guān)于機械設(shè)備中的齒輪失效主要原因的闡述以及分析，文章主要從三個方面進行分析以及闡述。第一個方面是齒輪折斷造成的齒輪失效。第二個方面是齒輪齒面出現(xiàn)損壞造成的齒輪失效。第三個方面是其他問題造成的齒面失效。下面進行詳細的論述以及分析。

1.1 齒輪折斷造成的齒輪失效

在實際的應(yīng)用過程中，齒輪失效中的齒輪折斷根據(jù)不同的齒輪形式有不同的折斷原因。全齒輪折斷通常情況下出現(xiàn)在直齒輪的輪齒處；局部齒輪折斷通常出現(xiàn)在斜齒輪以及錐齒輪的輪齒處。下面作具體的分析。

1.1.1 在齒輪運行過程中會因為過載出現(xiàn)齒輪折斷

由于過載導(dǎo)致的齒輪折斷，在齒輪的折斷區(qū)域會出現(xiàn)放射狀的放射區(qū)域或者是人字的放射區(qū)域。在通常情況下齒面斷裂的放射方向和斷裂的方向是平行的。斷面放射中心就是貝殼紋裂的斷面斷口。齒輪出現(xiàn)過載折斷的主要原因是齒輪在較短的時間內(nèi)承載的外界壓力遠遠大于齒輪本身的最大壓力，過大的壓力造成了齒輪強度變低，出現(xiàn)折斷的問題。同時導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)折斷的原因還有很多，例如齒輪的加工精度不符合要求；齒輪的齒面表面太粗糙和齒輪的加工材質(zhì)本身存在缺陷等。

1.1.2 在齒輪運行過程中會因為疲勞出現(xiàn)齒輪折斷

齒輪因為疲勞出現(xiàn)的折斷，齒輪斷口有三個區(qū)域。第一個區(qū)域是斷裂源區(qū)；第二個區(qū)域是疲勞擴展區(qū)域；第三個區(qū)域是瞬間折斷區(qū)域。齒輪出現(xiàn)疲勞折斷主要是因為齒輪在一個區(qū)域多次承受外界壓力，特別是彎曲壓力，這樣會導(dǎo)致齒輪在齒根處出現(xiàn)變形，一旦外界受力超出了齒輪的齒面疲勞極限，就會發(fā)生齒輪折斷。一旦外界壓力不斷地提升或者持續(xù)增加，就會導(dǎo)致齒輪齒根處的斷裂不斷擴大，這樣就會導(dǎo)致齒輪的瞬間折斷。

1.1.3 在齒輪運行過程中會出現(xiàn)隨機性的齒輪折斷問題

齒輪的隨機折斷主要的產(chǎn)生機理和疲勞引發(fā)的折斷機理相同。但是兩者在斷面處的斷口還是有一定的區(qū)別。隨機性的折斷主要的斷裂位置是殘留應(yīng)力過高的位置，隨機性的齒輪折斷并不是受到了很大的外力造成的，而是由于制造過程中使用的材料存在一定的缺陷造成的。點蝕或者是齒面剝落會造成應(yīng)用過程中出現(xiàn)過大的應(yīng)力，這種應(yīng)力在很大程度上造成了隨機性折斷。針對上述的折斷產(chǎn)生機理，我們在齒輪加工過程中一定要選擇優(yōu)質(zhì)的材料進行制作，同時保障制作過程中的制作精度以及制作質(zhì)量。這樣才能夠有效的避免齒輪出現(xiàn)隨機性折斷的概率。

1.2 齒輪齒面出現(xiàn)損壞造成的齒輪失效

1.2.1 在齒輪運行過程中會因為齒面出現(xiàn)疲勞問題造成齒面出現(xiàn)損壞問題

齒輪的疲勞問題主要是由于齒輪齒面在運行過程中存在大量應(yīng)力，這些應(yīng)力能夠在長期的運行過程中造成齒面出現(xiàn)一定數(shù)量的裂紋，伴隨著運行過程中的壓力不斷增加，斷裂的裂紋也會隨之增加，造成齒輪齒面出現(xiàn)疲勞損傷。同時由于齒輪的材質(zhì)在制作過程中存在一定的差異就導(dǎo)致了齒輪在運行過程中疲勞損傷的程度不同，在這一過程中我們要針對不同的齒輪進行針對性分析。

1.2.2 在齒輪運行過程中會因為齒面出現(xiàn)膠合問題造成齒面損壞

齒輪的膠合問題主要是兩個齒輪在運行過程中會出現(xiàn)不同程度的黏著問題，伴隨著齒輪之間不斷的相對轉(zhuǎn)動，粘合現(xiàn)象也會隨著加重。膠合問題我們在實際的使用中分為四種形式、第一種是輕微膠合；第二種是中等膠合；第三種是破壞性膠合；第四種是局部膠合。

1.2.3 在齒輪運行過程中會因為齒面出現(xiàn)磨損問題造成齒面損壞

齒輪的磨損問題主要指的是在齒輪之間相互運行過程中，由于齒輪之間的相互摩擦導(dǎo)致的齒輪表面出現(xiàn)摩擦，從而出現(xiàn)磨損問題。齒輪的磨損在實際的分類過程中分為五種程度。第一個是輕微磨損；第二種是中等磨損；第三種是過度磨損；第四個是磨粒磨損；第五種是腐蝕磨損。

1.2.4 在齒輪運行過程中會因為齒面出現(xiàn)塑性變形問題造成齒面損壞

齒輪在運行過程中由于受到了摩擦力的作用，導(dǎo)致了在壓力的作用下出現(xiàn)一定程度的塑性變形。我們在實際的使用過程中通過不同的受壓力程度以及變形程度，將其分為五種程度。第一種是碾擊塑性變形；第二種是鱗皺塑性變形；第三種是起脊塑性變形；第四種是壓痕塑性變形；第五種是齒體塑性變形。

1.3 其他問題造成的齒面失效

除去上文闡述的齒面失效問題，我們在實際的應(yīng)用過程中還會遇到很多其他的原因?qū)е碌凝X輪失效。例如齒輪在加工過程中的材料選擇不恰當導(dǎo)致的齒輪失效，齒輪運行工藝或者是制作工藝的選擇不當也會造成一定程度上的齒輪齒面失效。

2 齒輪失效的主要維修處理辦法

2.1 采用調(diào)整換位的方法進行齒輪失效的維修

當齒輪受單向力的情況下，并且齒面是單面磨損能夠運用調(diào)整換位法；調(diào)整換位法是最經(jīng)濟的一種方法，其修復(fù)方式是實現(xiàn)齒輪（或齒圈）的180°翻轉(zhuǎn)。其他齒輪，例如圓錐齒輪或具有正反轉(zhuǎn)的齒輪，一般不能采用此方法。

2.2 采用變位切削的方法進行齒輪失效的維修

變位切削法對受到磨損的一對齒輪進行切削，對大齒輪進行負位修整，從而去掉被磨損的部位，同是還需要一對新的小齒輪，這對小齒輪需要和大齒輪進行相配，才能夠修復(fù)齒輪的性能。

2.3 采用堆焊修復(fù)的方法進行齒輪失效的維修

堆焊修復(fù)法是通過對齒輪損壞的部位進行堆焊，進而填補其磨損的部位，在通過一些修復(fù)方法對齒輪進行加工來恢復(fù)其性能。齒輪堆焊一般步驟是：（1）焊前退火；（2）焊前清洗；（3）施焊；（4）焊縫檢查；（5）焊后機械加工與熱處理；（6）精加工；（7）檢查修整。

2.4 采用金屬涂敷的方法進行齒輪失效的維修

金屬涂敷法是將金屬粉末以及混合金屬粉末涂敷到受損的齒輪齒面上，然后通過加熱等工序的處理，這樣能夠使齒輪恢復(fù)到原來的尺寸，性能也能恢復(fù)。該法適用于各種齒輪的修復(fù)。

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