一、齒輪失效的常見形式

1.齒面疲勞點(diǎn)蝕

齒輪輪齒在交變應(yīng)力的作用下，當(dāng)循環(huán)次數(shù)超過某一極限時(shí)，工作齒面便會(huì)產(chǎn)生微小的疲勞裂紋。如果裂縫內(nèi)滲入了潤(rùn)滑油，在另一齒輪的擠壓下，封閉在裂縫內(nèi)的油壓會(huì)急劇升高，加速裂紋的擴(kuò)展，最終導(dǎo)致表面層上小塊金屬的剝落，形成小坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞點(diǎn)蝕。

2.齒面磨損

磨損是輪齒在嚙合傳動(dòng)過程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現(xiàn)象。主要發(fā)生在開式傳動(dòng)中的輪齒齒頂邊緣和齒根過渡曲線部位。在閉式傳動(dòng)中，潤(rùn)滑油不潔也可能發(fā)生。

3.齒面膠合

在重載傳動(dòng)中，由于潤(rùn)滑不當(dāng)或散熱不良等造成兩齒輪工作齒面發(fā)生金屬表面直接接觸并相互粘連，較軟齒面上的金屬被撕下來形成傷痕的現(xiàn)象。

4.塑性變形

在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料因屈服產(chǎn)生塑性流動(dòng)而形成齒面或齒體的塑性變形。在較大載荷和摩擦力的作用下會(huì)產(chǎn)生。

5.輪齒折斷

是指輪齒的一個(gè)或多個(gè)齒的整體或其局部的斷裂。通常有疲勞折斷和過載折斷兩種。一般由于在載荷的反復(fù)作用下，齒根彎曲應(yīng)力超過允許限度時(shí)，發(fā)生疲勞折斷；用脆性材料制成的齒輪，因短時(shí)過載、沖擊發(fā)生突然斷裂。

二、齒輪失效的診斷方法

1.簡(jiǎn)易診斷法

一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，某一輪齒進(jìn)入嚙合到退出嚙合的時(shí)間，稱為嚙合周期。嚙合周期的倒數(shù)則為嚙合頻率，用#402;m表示，其表達(dá)式為

式中 Z1——小齒輪齒數(shù)；

Z2——大齒輪齒數(shù)；

n1——小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)；

n2——大齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)。

簡(jiǎn)易診斷就是通過傳感器對(duì)運(yùn)動(dòng)齒輪的引出端，如普通減速器的軸承座蓋等監(jiān)測(cè)部位進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)測(cè)得的噪聲譜進(jìn)行技術(shù)分析，從而對(duì)齒輪進(jìn)行診斷。

診斷時(shí)，如果軸承座在機(jī)殼內(nèi)部，則可選擇軸承座附近剛度好的部位，或測(cè)量基礎(chǔ)的振動(dòng)。為了保持每次測(cè)定的部位不變，可以在測(cè)定位置作出記號(hào)。如果測(cè)定部位要排在鋼鐵件上，測(cè)定部位的表面應(yīng)是光滑的。同時(shí)，應(yīng)盡可能地沿水平、垂直、軸向三個(gè)方向進(jìn)行測(cè)定。

診斷的齒輪轉(zhuǎn)速可在l00r/min以上。簡(jiǎn)易診斷的項(xiàng)目主要是齒輪的偏心、齒距誤差、齒形誤差、齒面磨損、齒根部較大的裂紋等。

這里應(yīng)注意的是，齒輪的種類各不相同，因此，不要只用一種方法進(jìn)行診斷，而是要考慮用兩種方法同時(shí)

診斷。

2.精密診斷法

齒輪診斷監(jiān)測(cè)的振譜是各具特點(diǎn)的，其中，嚙合頻率#402;m在故障診斷中有著重要意義。各類故障在頻域中的顯示特點(diǎn)可作精密診斷時(shí)的參考：

（1）當(dāng)齒輪磨損時(shí)，嚙合頻率#402;m及其諧頻分量保持不變，但幅值大小會(huì)有所變化，高次頻率分量的幅值將明顯增大。

（2）當(dāng)齒廓有變形或齒根有裂紋時(shí)，#402;m幅值變大，其諧頻分量也增加。

（3）當(dāng)齒輪中出現(xiàn)斷齒時(shí)．由于斷齒間隔影響了與齒數(shù)有關(guān)的嚙合周期，從而影響了#402;o、#402;m及其頻率分量的變化(#402;o為固有頻率)。

（4）當(dāng)齒輪軸出現(xiàn)平衡不準(zhǔn)、對(duì)中性不好和松動(dòng)的缺陷時(shí)，將出現(xiàn)#402;o的低次諧波。

（5）齒輪有制造誤差，將出現(xiàn)一個(gè)特定的轉(zhuǎn)頻諧波。

（6）當(dāng)齒圈有偏心時(shí)，除振幅增大外，將出現(xiàn)以與偏心有關(guān)的#402;o、#402;m為高頻的調(diào)幅信號(hào)。

（7）當(dāng)齒輪有角速度波動(dòng)時(shí)，由于ω=2π#402;，則出現(xiàn)調(diào)頻現(xiàn)象。

上述內(nèi)容是齒輪精密診斷的重要依據(jù)，再根據(jù)客觀的使用情況，輔以檢測(cè)儀器，從而得出較為客觀的診斷。

三、齒輪的檢修

如何通過檢修來判斷齒輪是否報(bào)廢呢？不同的機(jī)構(gòu)有不同的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，這里只從常用運(yùn)行機(jī)構(gòu)中嚙合齒輪的不同失效形式來論述。具體檢修判斷為：一是齒輪凡具有裂紋或輪齒斷裂時(shí)，則為報(bào)廢齒輪。二是齒面的點(diǎn)蝕損壞達(dá)到嚙合齒面的30%，且深度達(dá)到原齒厚的10%；或點(diǎn)蝕面積沿齒寬、齒高超過60%則應(yīng)報(bào)廢。三是齒輪的磨損，對(duì)于不同的機(jī)構(gòu)就有不同的標(biāo)準(zhǔn)要求。提升機(jī)構(gòu)受力較大，安全系數(shù)要求高，齒輪磨損其齒厚不應(yīng)小于原齒厚的80%；一般運(yùn)行機(jī)構(gòu)齒輪磨損不應(yīng)小于原齒齒厚的60%，如超過則應(yīng)報(bào)廢，重新更換齒輪。四是齒輪的膠合一般在低速重載的傳動(dòng)中出現(xiàn)，為防止膠合，應(yīng)采用高粘度的潤(rùn)滑油，或適當(dāng)提高齒面的硬度和減小齒面的表面粗糙度值。在機(jī)構(gòu)中加入齒輪油不僅對(duì)抗膠合有特效，對(duì)抗磨損和點(diǎn)蝕也都有較好的效果。

對(duì)于齒輪的失效一般不采用修理的方法，而是控制在一定的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，超過標(biāo)準(zhǔn)則應(yīng)更換。

（作者單位：濟(jì)寧市技師學(xué)院）