传动齿轮磨损、点蚀失效系统分析

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减速机齿轮点蚀的原因

减速机齿轮点蚀的原因
1、装配精度的影响：减速机早期点蚀的原因之一是由于装配精度低，齿轮材料硬度选择和热处理不当，导致齿轮齿面硬度偏低，不能满足使用要求，也是引起点蚀的重要原因。

2、安装精度的影响：在减速机和电机安装后轴对中不符合标准要求，导致电机联轴器和减速机输入联轴器中心不一致，造成减速机输入齿轮应力不均匀，一侧传动齿轮过载应力大，造成齿面点蚀，造成减速机损坏失效。

3、载荷的影响：传动轴系振动引起载荷增大，轴承与轴承孔间隙增大，传动轴承刚性大，引起轴系异常振动和齿面点蚀。

4、润滑油的影响：润滑油能减少机械传动中的磨损，减震、润滑、提高设备预期寿命。

因此在日常的齿轮维护中，创造一个良好的润滑条件，采用科学合理的润滑技术可以减少和降低齿轮齿面点蚀磨损。

煤矿机械传动齿轮失效形式分析

煤矿机械传动齿轮失效形式分析摘要：随着现代化水平的提高，促进了煤矿机械化的普及。

近些年来，煤矿的机械功率越来越大，一些大型和特大型的矿井提升机的功率超过了几千千瓦，掘进机达到了2至3倍的功率，而采煤机增大了4到6倍的功率，功率的增大，导致了机械的输出扭矩增大，出现了机械传动齿轮失效等诸多的问题。

本文主要列举了在煤矿机械设备运行中，机械传动齿轮出现失效的形式，并从而分析了传动齿轮失效的原因。

通过这些方面的合理探究，对延长煤矿机械设备的使用寿命、提高煤矿机械传动齿轮质量，以及提高我国的煤矿经济产量，具有重要的意义和参考价值。

关键词：煤矿机械齿轮失效形式分析中图分类号：x928文献标识码： a 文章编号：煤矿机械的内部元部件容易受到功率的增大而使得自身传动齿轮的受力增大。

受煤矿使用的机器尺寸和条件的限制，传动齿轮外形尺寸并没有出现比较大的变化。

因此，为了提高煤矿机械的使用寿命和可靠安全性，需要对传动齿轮提出更高的要求。

在煤矿机械的齿轮中，大部分属于6—20ram模数的中、大模数，且多为6m/s 以下的低速重载传动，两传动齿轮之间属于高副接触，在单位齿宽间，载荷值可能达到20kn/cm，因此齿轮材料对应的应力要达到—定的水平。

近些年来，我国煤矿机械传动齿轮的使用管理水平和制造质量不断的提高，但从实际操作、现场运转状况看，还存在着一定的问题，机械传动齿轮使用寿命与世界先进水平相比，还存在着一定的差距。

1煤矿机械齿轮失效形式1.1磨损磨损的情况分为很多种，多见的有正常磨损、中度磨损、破坏性磨损、磨料性磨损、干涉磨损、腐蚀性磨损等。

正常磨损是指齿轮接触表面上的金属以一定的速率缓慢的损耗。

它在齿轮的预期寿命内将不影响其正常的使用性能。

对于正常磨损而说，最好磨损量不超过维修的标准；中度磨损是在齿轮接触表面上金属较快的损耗。

它会使齿轮的齿廓发生一定的变化，降低平稳性，加大噪音；破坏性磨损是齿廓的变化、齿面的损伤达到非常严重的程度，并且严重破坏了运转的平稳性，降低了齿轮的使用寿命；磨料性磨损又称为擦伤，是由于在齿轮的啮合中进入细颗粒，造成齿面沿滑动方向呈短线状划痕，损坏了齿面；干涉磨损是因为安装不当，当轮齿提前接触，全部载荷集中于主动齿轮根与相配齿轮的齿顶的啮合上，破坏程度由轻到重，严重可能使主动轮齿齿根被掘起；腐蚀性磨损是由于轮齿在啮合摩擦过程中与周围介质发生电化学反应或化学反应的磨损。

齿轮传动的失效分析)

一般来说，齿轮传动的失效主要发生在轮齿上。

轮齿部分的失效形式分为两大类：轮齿折断，齿面失效。

1. 轮齿折断折断失效通常有轮齿的弯曲疲劳折断、过载折断和随机折断。

•疲劳折断：工作时轮齿反复受载，使得齿根处产生疲劳裂纹，并逐步扩展以至轮齿折断的失效。

疲劳裂纹多起源于齿根受拉的一侧。

•过载折断：齿轮受到突然过载，或经严重磨损后齿厚减薄时，轮齿会发生过载折断。

•随机折断：通常是指由于轮齿缺陷、点蚀或其它应力集中源在轮齿某部位形成过高应力集中而引起轮齿折断。

断裂部位随缺陷或过高有害残余应力的位置而定，与齿根圆角半径无关。

•轮齿折断的形式有整体折断和局部折断。

整体折断多发生于直齿轮，局部折断多发生于斜齿和人字齿轮，齿宽较大的直齿轮和由于安装、制造因素使得局部受载过大的直齿轮，也可能发生局部折断。

疲劳折断的断口较光滑，过载折断的断口则较粗糙。

•增大齿根过渡圆角半径，减小齿面粗糙度，对齿根进行喷丸或碾压强化处理消除该处的加工刀痕，选用韧性较好的材料，采用合理的变位等，均有助于提高轮齿的抗折断能力。

•通常，轮齿疲劳折断是闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式。

2. 齿面失效齿面失效常见的失效形式有：点蚀、胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。

(1) 点蚀齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用。

若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹；封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象，齿轮传动中称为点蚀（图9.3-13）。

节线靠近齿根的部位最先产生点蚀。

润滑油的粘度对点蚀的扩展影响很大，点蚀将影响传动的平稳性并产生冲击、振动和噪音，引起传动失效。

•点蚀又分为收敛性点蚀和扩展性点蚀。

收敛性点蚀指新齿轮在短期工作后出现点蚀痕迹，继续工作后不再发展或反而消失的点蚀现象。

收敛性点蚀只发生在软齿面上，一般对齿轮工作影响不大。

齿轮传动的失效形式

③防止措施：防止措施： a合理润滑合理润滑 b提高齿面硬度提高齿面硬度
⑷齿面胶合
①部位：齿面沿相对滑动方向部位：
1 齿轮传动的失效形式
⑴ 轮齿折断 ⑵ 齿面磨损 ⑶ 齿面点蚀 ⑷ 齿面胶合
⑸ 轮齿塑性变形
⑴轮齿折断
①部位：一般发生在齿根部位部位：
②原因：原因： a 轮齿在多次重复载荷作用下，齿根处弯曲拉应力过大，再轮齿在多次重复载荷作用下，齿根处弯曲拉应力过大，加上齿根处易应力集中，从而发生疲劳折断。（疲劳折断）。（疲劳折断加上齿根处易应力集中，从而发生疲劳折断。（疲劳折断） b 短期过载或过大的冲击载荷作用时齿根静强度不足，或轮短期过载或过大的冲击载荷作用时齿根静强度不足，齿磨损后强度削弱正常载荷作用下折断。（过载折断）。（过载折断齿磨损后强度削弱正常载荷作用下折断。（过载折断）
⑵面磨损
①部位：工作面部位：
②原因：原因： a润滑不良润滑不良 b磨料落入工作面磨料落入工作面
防止措施： ③ 防止措施： a 改开式为闭式 b 改善润滑条件 c 提高齿面硬度 d 减小齿面粗糙度
⑶齿面点蚀
①部位：靠近节线的齿根面上部位：
②原因：原因： a 在节线处，一对齿啮合，接触应力大在节线处，一对齿啮合， b 在节线处，相对滑动速度低、不易形成油膜在节线处，相对滑动速度低、
③ 提高轮齿抗疲劳断裂能力的措施：提高轮齿抗疲劳断裂能力的措施： a 适当增大齿根过度圆角半径，消除加度工刀痕，减小适当增大齿根过度圆角半径，消除加度工刀痕，应力集中。应力集中。 b 合理提高齿轮制造精度和安装精度。合理提高齿轮制造精度和安装精度。 c 正确选择材料和热处理工艺，使轮齿芯部材料具有足正确选择材料和热处理工艺，够的韧性。够的韧性。 d 采取喷丸、滚压等措施强化齿根齿面。采取喷丸、滚压等措施强化齿根齿面。 e 考虑传动整体，主要指刚度。增大轴及支承的刚度，考虑传动整体，主要指刚度。增大轴及支承的刚度，使轮齿接触线上受载较为均匀。使轮齿接触线上受载较为均匀。

齿轮传动系统故障处理实例

齿轮传动系统故障处理实例1. 故障描述在一个工业设备中，齿轮传动系统出现了故障。

操作人员报告说，在正常运行中突然听到一声巨响，设备停止运转。

经过检查发现，主要故障部件是齿轮传动系统中的一对齿轮。

2. 故障分析2.1. 负荷过大导致齿轮损坏首先要检查传动系统的负荷是否过大。

如果负荷超过了齿轮的承载能力，齿轮就会因过大的压力而损坏。

可以通过检查传动系统的设计参数以及实际的工作负荷来判断是否存在负荷过大的问题。

2.2. 齿轮润滑不良导致齿轮磨损齿轮传动系统的润滑状态也是一个重要的因素。

如果润滑不良，摩擦会导致齿轮表面磨损，进而导致齿轮失效。

可以检查润滑系统的工作状态，包括润滑油的质量和量是否符合要求，润滑油是否有污染物等。

2.3. 齿轮配合间隙不合理导致齿轮噪音和损坏齿轮之间的配合间隙也会影响传动系统的工作。

如果配合间隙过大或过小，会产生噪音和振动，同时也容易导致齿轮的损坏。

可以通过检查齿轮的配合间隙是否符合设计要求来判断是否存在此类问题。

3. 故障处理3.1. 更换齿轮在齿轮损坏的情况下，最常见的处理方法是更换齿轮。

可以根据齿轮的类型、尺寸等参数来选择和更换合适的齿轮。

3.2. 检查和调整负荷为了避免类似的故障再次发生，还需要检查和调整传动系统的负荷。

可以根据设备的工作条件和要求来重新评估和调整工作负荷，确保不会超过齿轮的承载能力。

3.3. 检查和维护润滑系统润滑系统的工作状态直接影响齿轮的寿命和运行效果。

需要检查和维护润滑系统，包括更换润滑油、清理润滑油污染物、检查润滑油管道是否存在堵塞等。

3.4. 调整齿轮配合间隙如果发现齿轮之间的配合间隙不合理，可以进行相应的调整。

根据实际情况，可以调整齿轮的啮合方式、齿轮的安装位置等，以达到合适的配合间隙。

4. 预防措施为了预防类似故障的再次发生，可以采取以下措施：定期检查和维护传动系统，包括齿轮的磨损情况、润滑系统的工作状态等。

认真记录和分析齿轮传动系统的工作参数，及时发现和解决问题。

齿轮传动失效分析及预防

经验交流现代农村科技2019年第9期齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式，它具有传动平稳、传动比准确、承载能力强、工作效率高、结构紧凑等优点。

但齿轮在传动过程中也会出现传动失效的问题，且失效形式是多种多样的。

齿轮齿圈、轮辐、轮毂部分的结构尺寸通常是经验设计的，其强度和刚度较为富裕，因此在传动中极少失效。

齿轮传动的主要失效部位为轮齿，根据轮齿失效部位的不同分为齿体失效和齿面失效。

1轮齿折断轮齿折断的类型有两种：疲劳折断和过载折断。

疲劳折断是由于轮齿受重复弯曲应力作用，当弯曲应力超过材料疲惫极限时，在轮齿齿根受拉一侧就会产生疲劳裂纹，在齿根应力集中处，裂纹加速扩展，直至轮齿折断。

过载折断是由于轮齿受短时意外严重过载或冲击时，齿轮材料较脆时，轮齿突然折断。

轮齿折断常发生在闭式硬齿面及开式齿轮传动中轮齿受拉应力一侧的齿根部位。

对于齿宽较小的直齿轮常发生全齿折断，对于齿宽较大的直齿轮、斜齿轮常发生部分齿折断。

防止轮齿折断，提高抗断齿能力的措施：当分度圆直径为定值时，减小齿轮齿数并增大齿轮模数，以便增大齿根齿厚，进而提高齿根弯曲疲劳强度；采用正变位的方法加工齿轮，以提高齿根抗弯强度；提高齿面硬度，进而提高齿面接触疲劳强度；增大齿根处圆角半径，以减小应力集中；提高加工精度，降低表面粗糙度，减少加工损伤，避免应力集中；提高轮齿精度和齿轮支撑刚度，进而改善轮齿载荷分布；对齿轮齿根进行强化处理；对齿轮齿芯进行热处理，提高其韧性。

2齿面点蚀齿面点蚀是由于齿面受到脉动循环接触应力作用，当接触应力超过材料的接触疲劳极限时，就会产生细微裂纹，这时润滑油进入裂缝，形成高压封闭油腔，润滑油的楔挤作用使裂纹扩展，直至齿面材料点状剥落。

齿面点蚀常发生在闭式软齿面齿轮靠近节线的齿根面上。

之所以靠近节线是由于齿轮传动重合度小于2，节线处一般只有一对齿啮合，接触应力较大；同时由于节线处做纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。

齿轮传动疲劳点蚀失效的试验研究

果表明：齿轮疲劳寿命为对数正态分布；齿轮疲劳点蚀失效首先是一个更新过程，通过进一步的检验分析，其寿命特征
没有呈现出增大的趋势，即齿轮故障模型不是一个非时齐的泊松过程，通过验证，该过程为时齐泊松过程。关键词：齿轮传动；疲劳点蚀；可靠度；更新过程；时齐泊松过程
ｔｅｔｎｅｃｆｆｔｕｉｉｇｏｅｒｌｆｐｎｗｅｅｓｕｉｄＴｈｅｕｔｈｗｔａａｉｅｌｅｏｅｍｔｈｏ — ｏｍａｈｅｄｎｙｏａｉｅｐｔｎｆｇａｉｅｓａｒｔｄｅ．ｅｒｓｌｓｏｈｔｆｔｇｔｓｕｇｉｆｇａｆｓｔｅｌｇｎｒｌｆｉ
齿轮传动疲劳点蚀失效的试验研究
张云凤赵民刘伟东
辽宁沈阳１０６）１１８
（阳建筑大学交通与机械工程学院沈
摘要：应用齿轮试验机进行齿轮传动疲劳点蚀试验，研究齿轮疲劳寿命的分布类型，确定分布参数，并计算可靠度及可靠寿命；建立齿轮传动系统中疲劳点蚀故障的随机过程模型，研究齿轮疲劳点蚀故障的分布特征、趋势特征。结
ｃｉｅＴｈｉｔｂｔｏｙｅａｄｄｓｒｂｔｏａａｔｒｆｆｔｇｅｌｅｏｅｒｒｔｄｅＴｅｒｌｂｌｙａｄｔｅｌｅｈｎ．ｅｄｓｒｕｉｎｔｐｎｉｔｉｕｉｎｐｒｍｅｅｓｏａｉｉｆｇａｓｗｅｅｓｕｉｄ．ｈｅｉｉｔｎｈｉｉｕｆａｉｆｗｅｅｃｌｕａｅＦｉｒａｄｍｒｃｓｉｇｍｏａｆｆｔｅｐｔｉｇｇａｙｔｍｓｂｉｔｔｅｄｓｒｂｔｎｃａａｔｒｓｉｓ，ｒａｃｌｔｄ．ａｌｅｒｎｏｐｏｅｓｎｄｌｏａｉｉｎｅｒｓｓｅｗａｕｌ，ｈｉｔｕｉｈｃｅｔｕｕｇｔｉｏｒｉｃ

齿轮常见故障及产生原因

齿轮常见故障及产生原因齿轮是一种常用的传动元件，广泛应用于机械设备中。

但是，在使用过程中，齿轮常常会出现各种故障。

以下是一些常见的齿轮故障及其产生原因：1. 齿面疲劳断裂：齿面疲劳断裂是齿轮最常见的故障之一。

它是由于齿轮长期受到循环加载引起的。

较高的载荷、较大的冲击载荷、不均匀的载荷和设计缺陷都可能导致齿面疲劳断裂。

2. 齿面磨损：齿面磨损是齿轮另一个常见故障。

它通常是由于齿轮表面间的相对滑动引起的。

摩擦、磨粒和润滑不良都可能导致齿面磨损。

3. 齿面点蚀：齿面点蚀是齿轮表面局部点状损伤的一种形式。

它通常是由于齿轮表面间的高压、低速滑动引起的。

缺乏润滑、振动和不均匀的载荷分布都可能导致齿面点蚀。

4. 齿面碎裂：齿面碎裂是齿轮表面局部断裂的一种形式。

它通常是由于齿轮受到突然冲击负荷引起的。

过载、异常载荷和设计缺陷都可能导致齿面碎裂。

5. 齿轮齿条指向不准确：齿轮齿条指向不准确会导致齿轮配合不良，进而引起噪音和故障。

这可能是由于加工误差、装配不当或磨损引起的。

6. 齿轮错位：齿轮错位指的是齿轮轴线偏离正常位置，导致齿轮啮合不良。

这通常是由于轴承松动、装配不当或齿轮轴向负荷不均匀引起的。

7. 齿轮轴瓦损坏：齿轮轴瓦损坏通常是由于齿轮轴向瓦表面不匹配、油膜破裂或载荷过大引起的。

瓦表面的磨损和磨损粒子的产生会进一步加剧齿轮轴瓦的损坏。

8. 齿轮变形：齿轮变形可能是由于材料强度不足、过载和高温引起的。

长时间的运行、过载和高温会导致齿轮变形，进而影响齿轮的啮合和传动性能。

总而言之，齿轮常见的故障包括齿面疲劳断裂、齿面磨损、齿面点蚀、齿面碎裂、齿轮齿条指向不准确、齿轮错位、齿轮轴瓦损坏和齿轮变形。

这些故障的产生原因是多种多样的，包括载荷过大、冲击负荷、设计缺陷、装配不当、润滑不良和材料强度不足等等。

因此，在设计、制造、装配和维护齿轮时，需要注意这些故障的产生原因，以保证齿轮的正常运行和使用寿命。

机械传动齿轮失效形式分析

机械传动齿轮失效形式分析摘要：机械传动齿轮的正常运转是保证机械工作的必要条件，本文通过分析机械齿轮失效形式，探讨机械齿轮的失效原因，加深对于齿轮的失效原理的了解和认识。

关键词：煤矿机械；齿轮传动；失效形式0引言：工厂中所用到的机械齿轮模数相对较大，并且传动齿轮之间的咬合比较紧密，这也导致了齿轮上所承受的荷载比较高，对齿轮的材料性能也提出了比较高的要求。

因此，加深对于齿轮工作原理、失效形式的分析十分必要。

1、机械齿轮失效形式（一）磨损1、磨料性磨损：这种磨损形成的原因与机械齿轮的工作条件有关，在机器齿轮工作时，如果齿轮中混入了细小颗粒，并且没有得到及时的清除，长期滞留很容易造成齿轮表面出现磨损，一些金属颗粒的混入也会导致机械出现磨料型磨损。

2、干涉磨损：这种磨损主要是机械安装不当，齿轮搭配不合理或者是操作不当引起的，如果不能按照规定进行齿轮的操作，将会在齿轮不同部位产生的应力，应力分布不均很容易造成应力集中现象，根据应力集中现象的轻重不同，机械齿轮所受到的机械磨损状况也不相同。

3、腐蚀性磨损：顾名思义，腐蚀性磨损主要是齿轮在工作过程中与周围的工作环境或者是外部环境发生物理化学反应，导致齿轮金属腐蚀。

最常见的腐蚀因素是油脂、酸性溶液。

而这些物质恰恰是煤矿工正常运转经常出现的物质，因此，腐蚀性磨损是机械齿轮磨损的重要部分。

4、胶合：胶合主要是由于机器长时间使用，不能得到很好地维护修理，导致润滑油油膜破裂，两侧的齿轮直接接触，进而造成材料撕破，如果这种不利因素不能得到及时的处理，胶合带来的腐蚀还将进一步扩大化。

5、疲劳磨损：这种磨损在机械使用过程中不可避免，由于齿轮需要长时期保持高速旋转，材料本身的性能会逐渐弱化，当何在重复作用一段时间之后，材料的脆性增强，抗冲击能力下降，齿轮外轮廓会出现细小的片状裂痕，这种疲劳磨损也会使得所制备的零件外观粗糙，不能满足生产加工的需求。

6、烧伤：烧伤主要是有外界温度过高或者机器本身在运转过程中放出大量的热量形成的，烧伤会导致齿轮的形状发生改变，生产出的零件规格也逐渐改变。

齿轮齿面点蚀原因

齿轮齿面点蚀原因
齿轮齿面点蚀是指在齿轮传动中，齿面出现局部点状或小片状的腐蚀、磨损或裂纹现象。

其主要原因包括以下几个方面：
1.润滑不良。

齿轮传动工作时，需要良好的润滑条件，否则齿面摩擦增大，摩擦热升高，易造成点蚀。

同时，如果使用的润滑油不合适，也会增加点蚀的风险。

2.负荷过高。

如果齿轮传动的负荷过高，会导致齿面接触应力过大，从而破坏油膜，引起点蚀。

3.材料选择不当。

齿轮的材料选择不当，或者材料质量不好，也会增加点蚀的风险。

4.制造、安装不当。

齿轮的制造工艺不良或者安装、对中不当，也会导致点蚀的发生。

综上所述，齿轮齿面点蚀的发生与润滑、负荷、材料、制造和安装等因素密切相关。

为了减少齿轮齿面点蚀的发生，需要从这些方面进行全面考虑和改进。

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齿轮点蚀原因

齿轮点蚀原因全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：齿轮点蚀是齿轮在运转过程中遭受到的一种表面损伤现象，通常表现为齿面呈现出一种点状的腐蚀或压痕。

齿轮点蚀的出现不仅会影响齿轮的耐磨性能和传动效率，还可能导致齿轮的寿命缩短，严重影响设备的正常运转。

及时有效地控制和预防齿轮点蚀现象的发生对于提高设备的稳定性和可靠性具有重要意义。

造成齿轮点蚀的原因主要包括以下几个方面：1. 润滑不良：润滑不足或润滑油质量不合格是导致齿轮点蚀的主要原因之一。

润滑油起着减少摩擦和磨损、冷却和清洁的作用，如果润滑油流动不畅或质量不达标，则无法形成有效的润滑膜，导致齿轮齿面之间的直接接触，产生点蚀现象。

2. 负载过大：如果齿轮在工作过程中受到过大的负载或冲击负荷，则会导致齿轮齿面的局部应力大幅增加，使得齿轮表面易发生点蚀。

这种情况通常发生在设备的负载超出设计要求或在瞬间受到冲击负荷时。

3. 齿轮设计不合理：齿轮的设计规格不合理、齿轮参数选择错误或齿轮加工精度不高等都会导致齿轮点蚀现象的出现。

齿轮的模数、压力角、齿数等参数选择不当、啮合误差偏大、表面粗糙度过高等都会导致齿轮啮合不均匀，产生点蚀。

4. 工艺不当：齿轮在加工和装配过程中如果工艺不当，则容易导致表面残留应力或磨损引起的表面微裂纹，进而加速齿轮点蚀的发生。

5. 环境因素：环境因素也是导致齿轮点蚀的重要原因之一。

包括温度、湿度、腐蚀介质等对齿轮表面的影响。

在高温、高湿环境下或受到腐蚀性介质的侵蚀，都会加速齿轮的表面点蚀。

通过以上分析可以看出，齿轮点蚀是一个综合性问题，通常是多种因素共同作用导致的结果。

为了有效预防齿轮点蚀现象的发生，可以采取以下几种措施：1. 选择合适的润滑油：根据设备的工作条件和要求选择合适的润滑油，并保证润滑系统正常工作，定期更换润滑油以防止油质老化和变质。

定期检查润滑系统，确保有足够的润滑膜形成在齿轮齿面，并保持运转过程中的润滑良好。

2. 合理设计及选材：在齿轮设计和选材过程中考虑到工作条件和负载情况，选择合适的齿轮参数和材料，以提高齿轮的负载能力和耐磨性能。

齿轮故障分析 (DEMO)

齿轮故障分析一、齿轮失效机理：1.制造和装配不善造成的，如齿形误差、轮齿与内孔不同心，各部分的轴线不对中，大型齿轮的不平衡等；2.齿轮在长期运行中形成的，由于轮齿表面承受的载荷很大，两啮合齿轮之间既有相对滚动又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生了力的脉动，在长期运行中导致齿面发生点蚀、胶合、磨损、疲劳、剥落、塑性流动及齿根裂纹，甚至断齿等失效现象。

齿轮的第一类失效主要引起不平衡和啮合不良，前者使振动加剧，后者将诱发齿轮的第二类失效。

第二类失效主要是指啮合齿面上的损伤，这些损伤会造成运转时齿面间的撞击，从而产生具有一定频率特征的振动的声音；齿面产生这些损伤时，剥离的金属微粒必然进入齿轮箱的润滑油内，不同类型的损伤其微粒的形貌特征、化学成分、数量多少等方面都有所区别。

二、齿轮脱啮振动机理脱啮振动产生的基本原因是惯性作用。

惯性作用仅反映了脱啮现象产生动因，但不能说明产生脱啮振动齿轮副的内在因素。

侧隙是产生脱啮的基本条件（内因），如果没有侧隙也就不可能产生脱啮。

由于惯性力和脱啮位移效应产生静态脱啮，然后撞击、振动和共振等。

产生动态脱啮影响静态脱啮的因素有：啮合刚度、有效齿形误差、额定载荷、等效从动轮系质量、脱啮时间以及转速n 。

齿轮在传动过程中存在着撞击、振动、共振及耦合共振等，由于上述原因产生动态脱啮。

脱啮振动越严重，齿轮噪声越大。

啮合冲击：齿轮啮合存在间隙与误差，存在啮合刚度变化，在传动过程中不可避免的存在脱啮，即“脱啮—接触—分离—接触”的过程，从而产生了“撞击”称之为啮合撞击。

冲击力F大小取决于脱啮位移量h 。

导致齿轮剧烈振动的内在因素是齿轮啮合刚度，支承扭转刚度和等效转动惯量。

反映了动态耦合特性，属参数激励；啮合刚度变化和相对运动误差变化是产生调制的根源，为传动误差效应。

根据动力学特性分析，说明动态脱啮特征首先是导致共振，其次是产生调制波，随着刚度变化及运动误差变化加剧其基本频率边频增加。

齿轮传动的主要失效形式和防治措施

齿轮传动的主要失效形式和防治措施作者：庞永红来源：《价值工程》2014年第17期摘要：齿轮因制造误差，装配不良，润滑不良，超载，设计不佳等工作条件和应用范围各不相同的原因，造成不同的失效形式，本文对此进行一一阐述，并就怎样防治齿轮失效提出预防措施。

Abstract： Different failure modes of gear are caused by work conditions and application scopes of manufacturing errors， adverse assembly， bad lubrication， overload， poor design. This article describes this one by one， and puts forward preventive measures for how to prevent gear failure.关键词：齿轮；失效；防止措施Key words： gear；failure；preventive measures中图分类号：TH132.41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）17-0070-020 引言齿轮传动主要依靠的就是主动轮轮齿的齿廓，推动从动轮轮齿的齿廓来实现的。

由于齿轮的轮毂、齿圈、轮辐等部位的尺寸通常都是根据经验进行结构设计来确定的，它们的承载能力一般都较为充裕，极少发生失效。

而齿轮传动的失效形式主要是指的齿轮的失效形式，而该形式是随着工作条件以及材料性能和热处理工艺的不同而变化的，在正常工作条件下，常见的失效形式有轮齿折断（疲劳折断、过载折断）和齿面损坏（点蚀、磨损、胶合、塑性变形等）。

1 轮齿折断轮齿折断有过载折断和疲劳折断两种。

前者主要是由于轮齿受短期过载或过大的冲击而产生，由脆性材料（铸铁、淬火钢）制成的齿轮，较易出现的齿轮突然过载折断；而后者则是由于齿轮承受多次重复弯矩作用，使齿轮根部产生变化的弯曲应力，随着应力循环次数的增加，弯曲应力超过材料的疲惫极限时，齿根圆角处会产生疲劳裂纹，当齿轮受拉力一侧的齿根圆角处，就会是裂纹扩展迅速，最终导致齿轮疲劳折断。

齿轮轮齿的5大失效表现形式及原因分析

一、齿面点蚀
1、产生原因及现象：脉动偱环的接触应力→齿面产生微小裂纹，在齿轮的挤压下润滑油压上升→裂纹扩展，小块金属剥落→小坑（麻点）
2、发生部位：靠近节线的齿根面处
3、发生场合：闭式传动
4、预防措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、合理选择润滑油的粘度及采用正角度变位齿轮传动
二、齿面磨损
1、产生原因及现象：铁屑、灰层进入，啮合齿面间的相对滑动摩擦而产生磨损，齿形变瘦
2、发生场合：开式传动
3、预防措施：采用闭式传动，提高齿面硬度，减小接触应力，降低表面粗糙度值，保持润滑油的清洁
三、齿面胶合
1、产生原因：高速重载时散热不好，低速重载时，压力过大，使油膜破坏，金属熔焊在一起而发生胶合。

2、发生部位：靠近节线的齿顶面
3、发生场合：高速、低速重载齿轮
4、预防措施：适宜的润滑油、提高硬度、减小表面粗糙度值、采用抗胶合能力强的齿轮材料
四、齿面塑性变形（飞边）
1、产生原因：较软齿面的齿轮在频繁起动和严重过载，由于齿面很大压力和摩擦力的作用使齿面金属局部塑性变形
2、发生部位：主动轮形成凹沟，从动轮齿面形成凸棱
3、预防措施：提高齿面硬度、选用较高粘度的润滑油，避免频繁起动和严重过载
五、轮齿折断
1、原因：变载（疲劳、过载）
2、发生后果：不能正常传动，甚至造成重大事故
3、发生场合：开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中
4、预防措施：选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理工艺，减小齿根处的应力集中。

齿轮传动的失效形式及设计准则

齿轮的常用材料
材料的选择是一个比较费事的工作。针对各
行业的不同，一般采用的方法是类比选择。但是，作为一个机械设计工程技术人员应对材料的选择方法原则有一个大概的了解。 1．材料的选择必须满足一般工作要求和特殊工
作要求，即机器的工作要求、可靠性等要求 2．要考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法、热
处理及加工等因素； 3．要考虑齿轮载荷的大小、工况条件等因素的
这是一种收敛性点蚀，不会导致传动失效。但当齿面硬度较高、材料塑性较差时，点蚀就会不断扩大，这是一种破坏性点蚀，是一种危险的失效形式。
为什么最初点蚀会发生在靠近节线的齿根面上呢？因为在轮齿的啮合过程中，齿面间的相对滑动起着形成润滑油膜的作用，而且相对速度越高，形成油膜的作用越显著，润滑也就越好。当轮齿在靠近节线处啮合时，相对滑动速度低，带油效果差，所以在这里首先出现点蚀破坏。也就是说：在靠近节线处的齿根面抵抗点蚀破坏的能力最差。
齿面点蚀：轮齿工作面某一固定点受到近似脉动的变应力作用，由于疲劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。点蚀是闭式传动常见的失效形式。开始齿轮由于磨损很少出现点蚀。点蚀首先出现在节线附近。
齿面上最初出现的点蚀随材料不同而不同，一般出现在靠近节线的齿根面上，最初为细小的尖状麻点。
当齿面硬度较低、材料塑性良好，齿面经跑合后，接触应力趋于均匀，麻点不再继续扩展，
由于油膜的存在，增大了齿面上实际承受压力的面积，可以减缓点蚀破坏。在合理的限度内，油的粘度越高，效果越好。
低速时可用高粘度油；当高速（如 v1m 2/s ）时，则要选用粘度较低的油，采用喷油润滑，同时起到散热的作用。针对点蚀破坏而拟订的设计准则和计算方法即为齿面接触疲劳强度计算。

齿轮传动的失效分析及改善措施

曲应力；最后，在轮齿推动时，只有节点处是纯
滚动的，其它齿面各接触点都是连滚带滑，而齿顶部分的运行速度要远远大于齿根部分。
通常点蚀会先发生于靠近节线的齿根处。在滚滑过程中，互相滚滑的接触表面在滑动时会由于摩
不固定的，并且断面相对粗糙。如图ｌ示：所
发生一定的塑性流动，这种现象就是齿面塑性变形。它的变形方向与滑动方向相平行，因为滑动摩擦力以入主动轮齿的滑动方向与节线是相背而
轮在工作时受到了严重的冲击载荷或过载作用，
２３齿面磨粒磨损．
当润滑不充分或者处于开式传动时，会有外界
灰尘杂质进入啮合区，从而引起齿面材料的损失，这种现象就是齿面磨粒磨损。当出现齿面磨粒磨损时，会在滑动速度方向产生平行的线道滑痕。
成飞边，在节线附近处产生沟谷，而从动轮则与
其相反。
节线附近的应力以及摩擦系数都相对较大，因此
收稿日翔：２１－１－０００１５作者简介：陈苗青（９８１７一），女，浙江义乌人，本科，中教一级，研究方向为机械传动。
先，由于齿轮的传动过程是依靠齿面推压来实现
的，所以轮齿中总是齿面受力；其次，轮齿中齿