機械軸承和齒輪的失效原因及應對措施

黃貝

（湖南湘潭鋼鐵公司，湖南 湘潭 411101）

1 軸承失效的主要表現(xiàn)以及具體原因分析

1.1 接觸疲勞失效

經過認真的分析之后發(fā)現(xiàn)，在軸承失效形式當中，接觸疲勞失效是最常見的失效方式，之所以會出現(xiàn)這樣的問題，主要就是軸承表面受到非常大的交變應力，所以導致軸承的表面出現(xiàn)了裂紋問題，甚至發(fā)生斷裂情況。最初的交變用力影響之下，只出現(xiàn)了很小的裂紋，但是伴隨著時間的不斷推移，所承受的交變應力在慢慢的增大當中，所以接觸表面會形成脫落。

1.2 磨損失效

磨損失效問題主要在軸承零件之間發(fā)生的概率較大，當機械設備在運行過程當中，軸承當中的各個零件之間會產生摩擦，這樣的情況就會增加軸承發(fā)生尺寸大小以及整體形狀變化的概率和可能，表面也會慢慢的變壞，光滑度不斷的下降，導致軸承自身的旋轉精度慢慢的降低。軸承零件在運行過程當中，與之相對應的零部件之間如果進入了小的顆?；蛘呤悄バ?，外來物的出現(xiàn)，極有可能會造成磨損失效問題的出現(xiàn)。假如軸承接觸有隆起問題的出現(xiàn)或者是軟異物接觸面的摩擦力受力不均，也會出現(xiàn)局部摩擦熱，對摩擦接觸面造成一定的影響，出現(xiàn)輕微程度上的焊合問題。軸承示意圖如圖1。

圖1 軸承示意圖

1.3 塑性變形失效

外力和溫度帶來的雙重影響對軸承的表面產生了制約，導致其局部出現(xiàn)了變形問題或者是發(fā)生了流動性的塑性變形，這種問題在嚴重時，可以造成軸承完全失去自己的效用，相關工作人員又將這種失效問題稱作塑性變形失效。

1.4 斷裂失效

軸承在運行的過程當中，如果承受的外部載荷已經超過了自身所能承受的強度，那么在到達極點之后，就會出現(xiàn)多問題，造成軸承外部載荷不斷增加，主要原因包括：軸承在實際安裝的過程當中缺乏合理性與科學性或者是主機突然出現(xiàn)某些問題。如果是因為軸承自身所存在著縮孔、氣孔等各種問題，而出現(xiàn)的斷裂，被工作人員稱之為了缺陷斷裂失效。但是如果軸承的套圈和滾子進行熱處理、鍛造和研磨，加工過程當中出現(xiàn)過熱或者是局部燒傷等各種問題，那么在這樣的情況之下，如果受到外力所帶來的突然影響，那么就會對軸承產生傷害，增加斷裂失效問題發(fā)生的可能。

1.5 游隙變化失效

軸承參與到工作過程當去之后，非常容易受到外部環(huán)境所帶來的影響，如果外部環(huán)境產生了某些變化，那么自身的配合間隙就會發(fā)生改變，對其精度造成影響，增加軸承與自己相配合部件發(fā)生咬死問題發(fā)生的可能，所以這種事情問題被稱為了游隙變化失效。

1.6 腐蝕失效

腐蝕失效從它的字面意義上不難理解，就是軸承的金屬表面與四周的介質發(fā)生化學反應，之后對軸承自身產生了一定的影響，會出現(xiàn)腐蝕失效原因具有多樣性，例如，腐蝕物質被分為了多種類型，即：郵寄酸腐蝕、電介質腐蝕、電流腐蝕等等，每一種腐蝕都會對軸承表面造成不同程度的影響，導致腐蝕坑的出現(xiàn)，也會造成軸承表面慢慢的出現(xiàn)老化，發(fā)生脆硬問題。而且腐蝕問題一旦出現(xiàn)，還會造成軸承出現(xiàn)斷裂失效的可能。

2 齒輪失效的主要表現(xiàn)形式以及具體原因

在鋼鐵企業(yè)發(fā)展和運行的過程當中，齒輪是非常重要的運動傳遞和動力傳遞零部件，因為齒輪的種類有很多種，所以得到了廣泛的應用，即使在不同的環(huán)境當中，也可以得到呈現(xiàn)出更好的工作效果，但是工作條件的不同對齒輪所造成的影響也會有很大的差別，故而齒輪的主要失效形式也會有很大的差別。工作人員想要對失效進行分類，還需要按照所需要齒輪的主要特點、失效主要過程以及齒輪運行工作原理作為重點以及基礎，來進行分析和判斷。表1是失效類型。

表1 失效類型

2.1 磨損失效

之所以會導致齒輪輕度磨損問題，主要就是因為當齒輪在具體加工的過程當中，使用的潤滑劑粘度、齒輪面的具體工作速度、工作載荷與齒輪粗糙度之間不匹配等都會造成磨損問題的出現(xiàn)。當齒輪在具體工作環(huán)境處在了邊緣潤滑狀態(tài)當中時，雜質或者是污染物進入到潤滑系統(tǒng)當中去，那么必然會對齒輪產生極大的影響，增加中等磨損問題的出現(xiàn)。如果齒輪的潤滑系統(tǒng)存在著問題，密封裝置不科學，那么這時候機械系統(tǒng)就會出現(xiàn)震動問題，甚至出現(xiàn)非常嚴重的沖擊載荷，對齒輪產生嚴重的過度磨損。齒輪在進行嚙合過程當中，齒輪間出現(xiàn)了金屬碎屑或者是其他的異物，也會造成磨粒磨損問題，如果這種問題出現(xiàn)在了齒輪上面，那么磨損問題就會變得非常的嚴重。在齒輪運行的過程當中，外部環(huán)境或者是其他的異常因素也會導致齒輪材料出現(xiàn)電化學反應，對齒輪造成的腐蝕磨損。

2.2 膠合磨損失效

齒輪在具體工作過程當中，會受到一定壓力所帶來的影響，齒輪面會發(fā)生粘著現(xiàn)象，伴隨著嚙合的不斷發(fā)展，齒輪面金屬會慢慢的脫落，之后變成非常嚴重的膠合磨損問題，出現(xiàn)膠合的最主要原因，就是因為熱化條件和具體的工作情況之間出現(xiàn)不匹配問題或者是齒輪嚙合運動過程當中有干涉情況的出現(xiàn)，這時候齒輪就會出現(xiàn)較為輕微的膠合磨損。

2.3 表面疲勞問題

經過認真的調查之后發(fā)現(xiàn)，一些齒輪的主要材質是鑄鐵，齒輪的表面有時會出現(xiàn)凹凸不平等各種情況，齒輪在嚙合的過程當中會造成齒輪出現(xiàn)點蝕情況。齒輪嚙合過程當中應力在不斷的增加，造成齒輪的潤滑速度方向發(fā)生了變化，無法更加快速的形成潤滑油膜。假如材料自身如果出現(xiàn)了問題，那么再加上齒輪材質非常的硬，齒輪面也會產生疲勞裂紋。

2.4 塑性變形

如果齒輪的材料硬度非常的低，在進行嚙合的過程當中，所接觸的應力較高，再加上潤滑系統(tǒng)等各種問題就會發(fā)生塑性變形。齒輪面出現(xiàn)爬行問題會非常的嚴重，而且運行的速度也會慢慢的下降，失去穩(wěn)定性的震動也會導致鱗皺的出現(xiàn)。而起脊問題的出現(xiàn)，主要多發(fā)生在重載工況之下的蝸桿齒輪當中，就是因為雙曲線齒輪接觸應力不斷在增加當中，如果這時出現(xiàn)了潤滑不良等問題，緩慢的速度就會增加起脊問題出現(xiàn)的可能。如果齒輪潤滑系統(tǒng)失去了自身的作用，那么齒輪的溫度就會不斷的向上升高，最終造成齒輪出現(xiàn)了熱變形等各種問題。

2.5 折斷失效

經過認真的分析之后發(fā)現(xiàn)，折斷失效也是非常常見的失效問題之一，齒輪的齒根圓半徑非常的小，再加上齒輪表面非常的粗糙，在這樣的情況之下，如果出現(xiàn)了交變應力，這時候齒輪的根部就非常容易受到嚴重的傷害，特別是在嚙合過程當中，一旦有異物出現(xiàn)，就會導致齒輪出現(xiàn)折斷問題。

3 機械軸承和齒輪是有原因的應對方法與措施分析

3.1 提高工作人員的綜合素質與工作能力

綜合素質高、工作能力強的工作人員參與到工作過程當中去之后，才能夠體現(xiàn)出更好的工作效果。當鋼鐵企業(yè)在實際發(fā)展的過程當中，需要各種專業(yè)的人才提供幫助與支持，只有這樣，才能夠有效避免和防止機械軸承和齒輪發(fā)生失效問題，對具體的生產產生影響，所以在工作之余，企業(yè)需要應用科學的方法，對工作人員進行培訓，并在培訓的過程當中將理論與實際相結合，以此來加深工作人員對培訓內容的理解和記憶，樹立正確的使用和維護機械設備的意識。

通過認真的學習，全面、正確掌握機械軸承和齒輪的使用方法，有效延長機械設備的使用時間。不僅如此，企業(yè)當中的管理工作人員還要發(fā)揮出自己的作用和力量，應用主動、積極的態(tài)度去進行組織培訓，并且將最全面、最正確的保養(yǎng)機械齒輪和軸承的知識傳授給每一位工作人員，只有這樣，才能夠降低和減少故障發(fā)生的可能和概率，并且?guī)椭撹F企業(yè)在發(fā)展過程當中獲得更多的經濟效益和社會效益。

3.2 切實做好設計工作

在進行齒輪和軸承設計過程當中，首先需要對機械運行過程當中極有可能會遇到的問題進行認真的分析，之后還需對機械工作的主要特點、環(huán)境、工作負荷進行全面的考慮，在環(huán)境特別惡劣的情況之下，機械設備的潤滑條件是自然不會很好，甚至有些企業(yè)機械設備是在堿性的環(huán)境當中進行工作的，這時候工作人員需要將所有的內容全部都加入到考慮的范圍之中去，最后切實做好相關的計算工作，保證應用最正確的材料來展開制造。

3.3 嚴格的制造工作

制造工作人員同樣需要將自己的作用全部發(fā)揮出來，當參與到此項工作過程當中之后， 需嚴格按照圖紙當中內容以及要求來進行相關的工作，本著認真、負責的態(tài)度制造每一個機械零件，之后還要進行精度加工，保證產品的質量，最終由專業(yè)質檢人員進行檢查，避免誤差的出現(xiàn)。

3.4 重視維護與保養(yǎng)工作

之所以許多機械設備在使用過程當中出現(xiàn)問題，有很大一部分原因就是沒有做好維修與保養(yǎng)工作所導致的，因為鋼鐵企業(yè)工作環(huán)境復雜，給與維護工作帶來了許多困難，所以想要保證機械設備有序運行，需要認真到維修與保養(yǎng)工作的重要性，在日常的工作當中，以定期的方法，展開機械維修與保養(yǎng)，對出現(xiàn)的問題展開深入分析，最終制定出完善的解決方案。

4 結語

簡而言之，在新時代的大背景之下，促進和帶動著鋼鐵企業(yè)獲得了長足的發(fā)展，經過了解之后發(fā)現(xiàn)，造成機械軸承和齒輪失效的原因具有多樣性，同時，機械軸承和齒輪一旦出現(xiàn)了失效問題，必然會對機械的正常運行產生不同程度的影響，所以工作人員需對此問題需要加強關注與重視，在日常的工作當中，通過不斷進行經驗的總結以及認真的學習，大幅度提高自己的綜合素養(yǎng)與工作能力，明確軸承和齒輪失效問題對企業(yè)自身所造成的影響，再充分了解失效的主要原因，最終制定出完善的方法，將問題妥善的解決，幫助機械更加穩(wěn)定的運行，讓鋼鐵企業(yè)在競爭如此激烈的大潮當中獲得更好、更長足的發(fā)展。