齒輪傳動(dòng)的合理使用與影響壽命因素分析

楊皓天　萬(wàn)騰　趙強(qiáng)　劉瑤

摘要：齒輪傳動(dòng)是機(jī)械領(lǐng)域廣泛使用的傳動(dòng)類型，具有穩(wěn)定可靠、效率高的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械設(shè)計(jì)人員及齒輪維修人員在選擇和替換齒輪時(shí)，應(yīng)對(duì)齒輪的材料、工藝及適用范圍做認(rèn)真的分析，做到使用的科學(xué)性與合理性，并注意齒輪使用過(guò)程的規(guī)范維護(hù)與及時(shí)保養(yǎng)，以提升齒輪傳動(dòng)的可靠性與使用壽命。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動(dòng)；合理使用；壽命

中圖分類號(hào)：TH132文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.028

齒輪傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)計(jì)及工業(yè)使用過(guò)程中最常用的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在日常生活和工作中齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用也非常廣泛，汽車(chē)、機(jī)械儀表、工程機(jī)械以及工業(yè)機(jī)床都包含了大量的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。因此在齒輪的使用上應(yīng)著重考慮應(yīng)用方式及相關(guān)參數(shù)的合理性，并重視在修理及更換零件時(shí)相關(guān)參數(shù)的一致性，以保證齒輪傳動(dòng)的可靠運(yùn)行，同時(shí)在齒輪的工作過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)其進(jìn)行及時(shí)潤(rùn)滑及保養(yǎng)，拆裝過(guò)程注意方式的科學(xué)性與合理性，以保證齒輪機(jī)構(gòu)具備較長(zhǎng)的使用壽命。

1齒輪傳動(dòng)的使用及注意事項(xiàng)

齒輪傳動(dòng)是通過(guò)嚙合的方式來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)形式，齒輪傳動(dòng)由于其傳動(dòng)比準(zhǔn)確且范圍大，因此常用于加速或減速的傳動(dòng)形式，并能傳遞較大功率，可用于高速、中速和低速各個(gè)級(jí)別的傳動(dòng)。通常來(lái)說(shuō)齒輪的正常運(yùn)行需滿足以下兩個(gè)條件：（1）傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音、沖擊及振動(dòng)均勻且不明顯；（2）齒輪的強(qiáng)度好，耐磨損能力高，能保證較長(zhǎng)期的使用壽命。

1.1熱處理及相關(guān)質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家要求

我國(guó)的齒輪年產(chǎn)量位居世界前列，對(duì)齒輪的材料及熱處理工藝有嚴(yán)格的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但目前為止我國(guó)很多中小齒輪生產(chǎn)企業(yè)仍不能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，很多企業(yè)為圖經(jīng)濟(jì)利益降低了對(duì)齒輪材料及熱處理工藝的要求，導(dǎo)致在直接購(gòu)買(mǎi)零件用于機(jī)械裝配或?qū)Τ善窓C(jī)械的變速箱或傳動(dòng)箱進(jìn)行維修時(shí)，所能買(mǎi)到的替換齒輪件存在著加工質(zhì)量不過(guò)關(guān)、使用壽命與原廠零件相比存在較大差別的現(xiàn)象。因此，在選擇和維修齒輪零件時(shí)，應(yīng)盡可能選用通過(guò)質(zhì)量監(jiān)管體系認(rèn)可的、大廠制造的成品齒輪件，并在安裝后通過(guò)傳動(dòng)齒面接觸痕跡驗(yàn)證齒輪的接觸精度，以確定齒輪的整體加工質(zhì)量?jī)?yōu)良，這不僅能夠提升齒輪的使用壽命，更能在很大程度上保證齒輪配合的間隙要求，使傳動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)、安靜地完成。

1.2齒輪裝配精度應(yīng)符合使用要求

（1） 對(duì)于齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配，應(yīng)滿足軸承孔和齒輪軸之間不出現(xiàn)偏心或歪斜的情況，孔、軸承與軸之間的配合必須滿足形位公差的相關(guān)要求，同時(shí)合理設(shè)計(jì)齒輪軸的結(jié)構(gòu)，盡量避免受力不均勻等情況的出現(xiàn)。

（2） 對(duì)齒輪的安裝側(cè)隙應(yīng)做到設(shè)計(jì)合理，如果側(cè)隙過(guò)大，易導(dǎo)致振動(dòng)及沖擊的發(fā)生，若側(cè)隙過(guò)小，齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，易出現(xiàn)齒輪受熱膨脹而卡死的現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)齒輪造成嚴(yán)重的損壞。

（3） 要注意相嚙合的一對(duì)齒輪裝配時(shí)其接觸部位應(yīng)準(zhǔn)確妥當(dāng)，裝配后對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行平衡實(shí)驗(yàn)，以保證齒輪在高速運(yùn)行的過(guò)程中，在規(guī)定轉(zhuǎn)速內(nèi)具備對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定程度。

（4） 在裝配時(shí)，還應(yīng)認(rèn)真檢查成對(duì)齒輪是否存在阻滯或卡死現(xiàn)象，以避免測(cè)試或運(yùn)行中對(duì)齒輪組造成嚴(yán)重的損壞。

2影響齒輪使用壽命的因素

2.1輪齒表面磨損

齒輪在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)不可避免地產(chǎn)生磨損的現(xiàn)象，這些磨損部分是傳動(dòng)過(guò)程中正常產(chǎn)生的，另一部分是由于維護(hù)保養(yǎng)不利而產(chǎn)生的，磨損產(chǎn)生的主要原因包括沙塵、鐵削等進(jìn)入齒面間引起的磨粒性磨損以及兩齒輪嚙合面間相互摩擦而產(chǎn)生的磨合性磨損，磨合磨損是齒輪傳動(dòng)過(guò)程中的正常磨損現(xiàn)象，而磨粒磨損在開(kāi)式齒輪傳動(dòng)難以避免，對(duì)于閉式齒輪傳動(dòng)，應(yīng)及時(shí)更換齒輪油并清理齒輪箱，以減少磨粒磨損的產(chǎn)生。

2.2輪齒折斷或裂紋

由于齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中根部所受到的彎曲應(yīng)力最大，因此輪齒的折斷與裂紋多出現(xiàn)在齒根部位，輪齒出現(xiàn)斷裂的原因主要有疲勞折斷和過(guò)載折斷兩大類。疲勞折斷是由于齒輪在工作的過(guò)程中，齒根部位的一側(cè)多次被拉伸，而另一側(cè)多次被壓縮，當(dāng)齒脫離嚙合位置后，齒根部位就恢復(fù)無(wú)壓縮狀態(tài)，在載荷的多次反復(fù)作用下，彎曲應(yīng)力可能會(huì)超過(guò)齒根所能承受的極限值，進(jìn)而導(dǎo)致齒根部位出現(xiàn)裂紋甚至折斷。過(guò)載折斷是由于齒輪受到瞬時(shí)的沖擊或過(guò)大載荷而導(dǎo)致的齒根部位突然折斷。因此，在齒輪長(zhǎng)時(shí)間的工作過(guò)程中應(yīng)注意齒輪箱的停歇與保養(yǎng)，并防止突然啟動(dòng)對(duì)輪齒造成的過(guò)載傷害。

2.3齒面高溫膠合

很多齒輪在使用的過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)速度非常高，此時(shí)，若長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致熱量不能及時(shí)散出，或潤(rùn)滑油缺失導(dǎo)致兩齒面沒(méi)有潤(rùn)滑就直接接觸而相互粘連，而此時(shí)的齒輪仍保持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生兩齒輪之間由于慣性作用強(qiáng)行拉扯而出現(xiàn)溝紋，這種現(xiàn)象只容易出現(xiàn)在高速傳動(dòng)中，因此在高速齒輪傳動(dòng)時(shí)應(yīng)注意齒輪側(cè)隙的合理設(shè)計(jì)以及齒輪油的適時(shí)添加，以避免膠合現(xiàn)象對(duì)齒輪壽命造成的影響。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在我國(guó)工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛，為保證齒輪傳動(dòng)的高效性與準(zhǔn)確性，相關(guān)的設(shè)計(jì)、裝配及維修人員應(yīng)在使用和選擇齒輪的過(guò)程中應(yīng)提高其科學(xué)性與規(guī)范性，并在齒輪的運(yùn)行過(guò)程中注意按時(shí)維護(hù)保養(yǎng)，以保證齒輪可靠長(zhǎng)久的使用。

（05）endprint