低速重载齿轮胶合失效的分析

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祝耱２００８年第７期总第３５卷故障与诊断·７９·

２齿面胶合分析

２．１齿轮胶合失效实例简介

某刮板输送机用减速器在出厂试验时，个别产品出现破坏性齿轮失效现象。该减速器为三级圆锥圆柱硬齿面齿轮减速器，失效部位在陪试减速器主动轮靠近齿项节圆以上部分、被动轮靠近齿根节圆以下部分。图１为圆柱齿轮失效形式，图２为圆锥齿轮失效形式，这种现象严重影响产品的质量和整机的可靠性，且一直未能得到彻底解决。经过现场分析和查阅相关资料，确定这是一种胶合现象（相关资料也称擦伤）和齿面塑性变形磨损共同存在的减速器齿轮失效现象。

图１圆柱齿轮胶合失效图２圆锥齿轮胶合失效２．２胶合机理概述

虽然关于齿面胶合的研究早就有记载，但是由于胶合破坏事前无预兆、发生突然、影响因素复杂，所以一直到现在对胶合机理的研究仍不完善，甚至采用何种物理量来评定胶合也还没有定论。但胶合的严重后果，已为大家所熟知。

煤矿现场的一些重要生产运输设备如采煤机、掘进机、刮板输送机等的减速器低速轴线速度一般在１～２Ｉｎ／ｓ，而传递功率多在１００ｋｗ以上。对于低速重载齿轮传动，最容易产生轮齿的胶合失效，它是重载齿轮经常产生的破坏形式之一。一般开始时是擦伤，擦伤到一定程度便发生胶合。擦伤是在齿面上产生划痕，不产生金属的转移，划痕较浅。当齿间的油膜破裂，挤压膜也失去作用，就会由于轮齿间的干摩擦而产生局部高温，使相接触的金属瞬时熔焊在一起，并使部分金属迅速转移。被胶合齿面特征是齿面被撕破或起沟，其痕迹是沿滑动方向。

２＿３影响胶合的因素及控制措施

（１）齿轮设计参数

根据试验结论分析，相啮合齿轮的滑动率差值对齿面胶合有很大影响。滑动率差值大，抗胶合能力就差。因此需要采用变位方法减小相啮合齿轮滑动率差值，即应使啮合齿在开始接触时主动轮齿根处的滑动系数与接触终了时从动轮齿根处的滑动系数趋于相等，从而减小轮齿间的最大滑动系数。经计算分析：单个齿轮滑动率的大小对胶合基本没有影响；但一对相啮合的齿轮如果滑动率相差较大，在啮入和啮出时出现了非渐开线干涉，则其滑动率差值便成为影响胶合的主要因素。通过修整原齿轮副的变位系数，使大小轮的滑动率接近相等，滑动率差值接近于零，并对重合度、干涉条件、强度等进行校核，均满足条件，说明调整后的参数提高了齿轮的抗胶合和耐磨损能力，改善了轮齿的传动质量。实验结果也证明了这一点。

（２）原材料及锻件质量

相啮合的大、小齿轮副若采用同种材料，由于同种材料原子间有较大的亲和力，在其它条件相同的情况下，胶合发生几率高。另外，齿轮材料的化学成分和锻件的质量直接影响齿轮产品的加工性能、渗碳质量和淬透性。胶合失效与渗碳质量、淬透性有直接关系。为保证要求的表面质量和淬透性，对合金元素的含量范围应严格控制。在向钢厂订货时，除了要求钢厂提供钢材的炉前分析结果外，锻造部门还应对齿坯的化学成分进行第二次检验。对于碳钢锻件及某些要求拉伸强度较低的合金钢锻件，一般可采用正火＋回火的热处理工艺；当拉伸强度要求较高时，锻件必须经过淬火＋回火（调质）处理。重载齿轮由于应力分布和服役条件的特殊性，对渗碳质量要求较严，且渗碳层较深，时间长。合格的原材料及锻件有利于提高齿轮的抗胶合及抵抗其他形式失效的能力。

（３）齿轮的加工精度、装配精度等与制造有关的因素

齿轮的加工精度和装配精度越高，啮合过程越平稳、齿面接触越均匀。可避免局部不均匀接触产生的强烈摩擦，从而避免产生瞬时高温而粘焊导致的胶合失效。同时，硬齿面齿轮只有在高精度条件下，其承载能力高的特点才能充分得到发挥。由于硬齿面齿轮的跑合性能比软齿面齿轮差得多，所以

由于精度低造成硬齿面齿轮承载能力下降，其后果　万方数据

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低速重载齿轮胶合失效的分析

作者：康文龙， 郭猛， 郝凌， 刘进德， KANG Wen-long， GUO Meng， HAO Ling， LIU Jin-de 作者单位：辽宁工程技术大学,辽宁,阜新,123000

刊名：

机械

英文刊名：MACHINERY

年，卷(期)：2008,35(7)

1.张金海;余元强齿轮失效实例分析和改进措施[期刊论文]-十堰职业技术学院学报 2004(02)

2.张潇云;周新建煤矿机械传动齿轮失效形式分析[期刊论文]-润滑与密封 2003(05)

3.王明侗渐开线齿轮精度 1983

4.董学朱齿轮啮合理论基础 1989

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