試論減速機齒輪傳動失效分析

肖婷方(遼陽石化芳烴廠公用車間，遼寧沈陽111003)

試論減速機齒輪傳動失效分析

肖婷方(遼陽石化芳烴廠公用車間，遼寧沈陽111003)

隨著社會工業(yè)化程度的加深，齒輪在傳動件中的應(yīng)用越來越多，作為傳動件中的重要組成工具，對其選擇與應(yīng)用需要慎重思考，對于齒輪的類型進行研究，掌握選擇原則，以便適應(yīng)較為復(fù)雜的工況條件，保證齒輪傳動的有效性。本文主要對減速機的齒輪傳動的失效情況進行研究，給出保持減速機齒輪傳動有效性的建議。

減速機；齒輪傳動；失效

齒輪在機械工程中占據(jù)著重要的位置，往往處在機械設(shè)施中的關(guān)鍵部位，所以，齒輪的磨損失效會給工程帶來很大的損失，也是人們關(guān)注的重點問題，由于輪體失效的情況極為少見，齒輪失效往往是由于輪齒失效引起的。想要對齒輪失效的原因進行充分的把握應(yīng)該先了解齒輪的傳動類型和特點。

1 減速機的類型和齒輪的相關(guān)介紹

1.1 減速機的類型研究

減速機包括蝸輪蝸桿減速機、諧波減速機以及行星減速機。其中蝸輪蝸桿減速機具有反向自鎖的功能，減速比較大，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上，這種類型的減速機的傳動效率差、精度也不高。諧波減速機主要是借助柔性元件可控的彈性變形來傳遞動力，其精度較高，但是柔輪的壽命短，承受沖擊力的能力差，傳輸速率也不高。行星減速機結(jié)構(gòu)緊湊，回程間隙小，精度也較高，其使用壽命也很長，額定輸出扭矩也可以很大，但是這種減速機的造價太高，成本高。

1.2 齒輪的相關(guān)知識

齒輪的精度一般考慮經(jīng)濟因素，但是齒輪的精度等級對于噪聲的產(chǎn)生以及側(cè)隙有很大的影響，高精度的齒輪產(chǎn)生的噪聲更小。對于齒輪寬度來說，增加齒輪寬度可以減少恒定扭矩下的單位負荷，扭矩恒定時，小齒輪比大齒輪的噪聲更大，增加齒輪寬度也可以加大齒輪的承載力。小齒距可以保證盡可能多的輪齒同時接觸，可以降低傳動噪音，提高傳動精度，壓力角較小可以使得齒輪運轉(zhuǎn)的噪音減小、精度變大。在進行齒輪的設(shè)計和制造時，應(yīng)該對齒輪誤差進行重視，包括齒距誤差、齒向誤差等，這些誤差的消除可以提高齒輪的精度，保證減速機運轉(zhuǎn)的效率。裝配不同心時會導(dǎo)致軸系運轉(zhuǎn)不平衡，高精度齒輪如果出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象那么對齒輪運轉(zhuǎn)的精度有很大的影響。對于減速機的有效性也會造成破壞。齒面硬度也是影響減速機齒輪運轉(zhuǎn)有效性的重要因素，齒面硬度低會使得減速機的齒輪運轉(zhuǎn)失效。

2 齒輪失效的形式及解決措施

2.1 齒輪斷齒造成失效

齒輪斷齒造成的失效是整個機械工程中最為嚴重的情況，主要包括過載折斷、疲勞折斷隨機折斷等，對于過載折斷來說，是指齒輪受到一次或者多次嚴重過載時發(fā)生的斷齒，這種情況下，齒輪的斷口一般位于齒輪根部，斷口一般很平直且粗糙。疲勞折斷是指齒輪在長時間高循環(huán)狀態(tài)下使得齒根部位產(chǎn)生疲勞裂紋，出現(xiàn)折斷，斷口可以劃分為疲勞斷口面和最終斷口面，疲勞斷口區(qū)域內(nèi)看不到塑性變形，疲勞折斷可能發(fā)生在齒輪的端部。隨機折斷一般也發(fā)生在齒輪根部，但是特殊情況也會出現(xiàn)在其他部位。對于防范齒輪折斷的措施有很多，可以增大齒根圓角半徑，消除這一部位的加工刀痕以便減少齒根的應(yīng)力集中，還可以增大軸及支撐物的剛度，以便減輕局部的受力程度，還可以對輪齒進行噴丸、碾壓等冷作處理以便提高齒面。

2.2 齒面磨損無法傳動

在減速機齒輪傳動過程中，對于齒面的磨損是不可避免的，齒面磨損還包括粘著磨損、磨粒磨損、擦傷、腐蝕磨損和燒傷。對于粘著磨損來說主要是指潤滑，如果潤滑油層完整且厚度相當厚那么金屬之間的接觸就會減小，也就不會發(fā)生磨損。如果油膜溫度和壓力相同，那么油的粘度越高，磨損越小，在低速、重載、極端溫度等情況下，油膜可能會發(fā)生破壞情況，這種情況下，磨損發(fā)生在除了節(jié)圓的大部分輪齒面上?？梢酝ㄟ^提高齒面硬度、降低齒面粗糙度，增加油的粘度來改善這種磨損。磨粒磨損和擦傷主要是指潤滑劑不干凈存在雜質(zhì)或者是指在運行過程中金屬之間的接觸產(chǎn)生磨屑，導(dǎo)致減速機的齒輪發(fā)生磨損，使得傳動工作失效。如果齒輪的對中好，擦傷不是由于池面上鼓勵的微凸體造成的，那么整個齒輪的磨損會擴展到大部分區(qū)域。腐蝕磨損是指潤滑劑中的一些物質(zhì)與齒面的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成金屬腐蝕。

2.3 齒面點蝕與齒面膠合

齒輪在傳動過程中，接觸面上各點的接觸應(yīng)力呈現(xiàn)脈動循環(huán)變化，經(jīng)過一段時間就會由于接觸面上的金屬疲勞產(chǎn)生裂紋，裂紋發(fā)生擴展就會使得金屬剝落，形成點蝕。這種情況的防止可以通過提高齒面硬度，降低表面粗糙度等措施實現(xiàn)。齒輪在高速、大載荷或者是潤滑失效的情況下，會使得齒面形成局部高溫，接觸面會出現(xiàn)膠連的現(xiàn)象，這種情況稱為膠合，為了防止膠合應(yīng)該提高齒面硬度和光潔度，對于不同型號的齒輪采取不同的鋼種，正確選用潤滑油是減輕齒輪失效的重要措施。

2.4 齒面塑性變形引起的失效

塑性變形主要包括碾壓、錘擊變形引起的起波紋和脊狀延伸，主要是由于齒輪材料較軟，使得沿摩擦方向出現(xiàn)金屬流動，齒輪工作環(huán)境中的溫度、濕度變化也會造成齒面的塑性變形，可以選用粘度較高的潤滑油來防止塑性變形也可以提高齒面硬度。

3 結(jié)語

通過對齒輪的綜合性了解和探究，對于齒輪傳動工作有了更加深入的掌握，在進行齒輪傳動失效的研究時，應(yīng)該對其原因進行深入研究，找到減速機齒輪傳動失效的真正的原因才能進行相應(yīng)的問題解決，保證機械運轉(zhuǎn)過程中的有效性，提高運轉(zhuǎn)效率，促進工作的開展。

[1] 潘文峰、張達.離心設(shè)備用行星齒輪箱的失效分析?！睺H〕《機械傳動》CSCD北大核心2010（3）62-63.

[2] 朱旭輝.行星減速器齒輪機構(gòu)斷裂失效分析?！睺F〕《機電工程技術(shù)》2009（9）93-96.

[3] 孟祥輝、劉文寶.履帶車齒輪傳動箱箱體軸孔失效分析?！睺H〕《中國設(shè)備工程》2006（1）44.