齿轮失效分析论文分解
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机械传动齿轮失效问题分析与应对策略简介:机械传动齿轮是机械传动中最常用的部件之一。
它能够将动力从一个部件传递到另一个部件,提供准确、可靠的转速和扭矩转换。
然而,随着运行时间的增长,齿轮会发生磨损、断裂等问题,甚至会导致传动系统失效。
本文将分析机械传动齿轮失效的原因,并提出相应的应对策略。
一、齿轮失效原因(一)磨损在机械传动中,齿轮是直接接触的部件。
长时间使用后,会产生磨损现象,使齿轮失去表面光滑度,从而导致传递扭矩的能力下降,甚至失效。
另外,润滑不良、工作环境恶劣等因素也会加速齿轮磨损的过程。
例如,在没有黄油的情况下,齿轮磨损将更加严重。
(二)齿轮断裂齿轮断裂是指齿轮在运行过程中出现裂纹或破裂,导致传动系统失效。
齿轮断裂的原因可能是材料质量问题、设计问题、制造过程问题等。
如果齿轮的强度和韧性不足,它们容易断裂。
此外,过度负载和振动也会导致齿轮断裂。
(三)腐蚀腐蚀是由介质(如氧气、水、氯化物等)侵蚀导致的齿轮失效。
齿轮被腐蚀后,表面会产生锈斑、氧化层等,从而降低其防锈性能和强度。
对于工作环境中包含腐蚀性介质的传动系统,应采取特殊材料或涂层来保护齿轮。
(四)安装问题齿轮的安装过程非常重要。
如果安装不当,可能导致齿轮错位、偏心、轴与孔的相位差、轴的弯曲或变形等问题。
这些问题会导致齿轮失效或降低传动效率。
因此,正确的安装与对齐是避免齿轮失效的关键因素之一。
二、齿轮失效的应对策略(一)制定维护计划对于机械传动中的齿轮,备份计划是必不可少的。
应定期检查齿轮状态,如磨损、断裂等,及时进行润滑、更换和维修。
制订完善的维护计划能够减少齿轮失效,延长设备使用寿命。
(二)选用合适的材料齿轮的材料和强度与意外磨损和断裂息息相关。
开发并使用高品质和高强度的合金材料,可提高齿轮的寿命以及防止齿轮失效。
(三)加强润滑润滑在防止齿轮失效中发挥重要作用。
正确使用黄油,以保持齿轮表面光滑和防止磨损。
此外,污染和过热的润滑剂也是齿轮失效的根本原因之一。
工程机械变速箱齿轮断齿失效分析目录一、内容简述 (2)1. 内容概要 (2)2. 研究背景与意义 (3)3. 国内外研究现状 (4)二、失效齿轮基本状况及影响因素分析 (6)1. 失效齿轮概况 (7)2. 影响齿轮断齿的因素 (8)三、变速箱齿轮断齿失效形式与特点 (9)1. 断齿失效形式 (10)2. 断齿失效特点 (11)四、变速箱齿轮断齿失效原因分析及机理研究 (12)1. 齿轮材料与设计因素 (13)2. 制造工艺与质量控制 (15)3. 齿轮受力与疲劳损伤机理 (16)4. 环境因素与运行管理 (17)五、预防与减少变速箱齿轮断齿失效的措施与建议 (18)1. 优化设计与选材 (20)2. 加强制造工艺与质量控制 (21)3. 加强运行管理与维护 (22)4. 改善运行环境 (23)六、案例分析 (24)1. 案例一 (25)2. 案例二 (26)3. 案例分析总结 (28)七、研究展望与总结 (29)1. 研究展望 (30)2. 研究总结 (31)一、内容简述本文档旨在对工程机械变速箱齿轮断齿失效现象进行深入分析,以期为工程机械设计、制造、维修和使用提供有益的参考。
通过对齿轮断齿失效原因的探讨,我们可以更好地了解齿轮在工程机械中的重要作用,以及如何通过改进设计、选用合适的材料和实施有效的维护措施来提高齿轮的使用寿命和性能。
本文档首先介绍了齿轮断齿失效的基本概念和分类,然后详细阐述了齿轮断齿失效的主要原因,包括齿轮材料、制造工艺、润滑条件等方面的因素。
我们将对这些原因进行具体分析,并提出相应的解决措施。
本文档还对齿轮断齿失效的检测方法和评价标准进行了介绍,以便工程师在实际工作中能够准确地判断齿轮的失效情况,并采取有效的预防和修复措施。
1. 内容概要本报告旨在对工程机械变速箱齿轮的断齿失效进行深入分析,以提高齿轮系统的可靠性与寿命。
将介绍齿轮断齿失效的基本概念、特点及可能的原因。
将对齿轮材料、制造工艺、设计参数、载荷状况等可能影响齿轮断齿的因素进行详细探讨。
分析齿轮常见失效及其维修【摘要】齿轮是机械设备中不可缺少的原件,在机械设备运行的过程中,齿轮常常会出现失效的现象。
笔者通过本文对齿轮失效的原因进行了分析,并根据不同的原因提出了该如何对齿轮进行维修,降低齿轮失效发生的概率,增加企业效益。
【关键词】机械设备;齿轮;失效;维修0.引言齿轮是在机械设备中一种变速传动部件,机械设备不可缺少的部件。
齿轮在运转过程中会出现失效现象,造成设备不能正常运行。
在现代的机械设备中,齿轮的作用越来越大,据不完全统计,齿轮失效占各种机械故障的60%以上。
因此,为了保证机械设备的正常运行,我们要对齿轮的失效原因进行分析,找到正确的维修办法,保证机器的正常运行。
1.齿轮失效的原因1.1齿轮折断轮齿折断的方式有三种,他们分别是过载折断、疲劳折断和随机折断,一般情况下直齿轮轮齿的折断是全齿轮折断,而斜齿轮和锥齿轮轮齿的折断则是局部折断。
1.1.1由于过载而折断一般在齿轮折断的时候,会在他的折断面出现放射状或类似人字的放射区,一般放射区的方向与断裂的方向大致平行,放射中心即贝壳纹疲的断口。
齿轮的过载折断主要是齿轮在短时间内承受的压力超过其本身所承受的的最大压力,超过一定的强度,造成齿轮的折断。
发生过载折断的原因还有很多,比如说齿轮精度过低、齿面过于粗糙、材质有缺陷等。
1.1.2由于疲劳而折断疲劳折断有自己独特的特点,其断口区可分为断裂源区、疲劳扩展区和瞬时折断区,轮齿疲劳的折断主要是由于一个齿轮承受多次重复的压力,尤其是受到弯曲的压力的时候,使得齿轮根部发生变形,超过了其承受的压力,造成齿轮的疲劳折断。
随着压力的不断增加,在齿轮断裂出的裂纹也会随之增大,在一定的程度下,会造成瞬时的折断。
1.1.3随机性折断齿轮轮齿的随机折断与齿轮的疲劳折断有一定的相似性,但是随机折断的断裂处的断口出与疲劳折断有着不同,它的截面存在过高残余应力的位置,轮齿的随机折断的原因一般不是受力作用产生的,而是由于轮齿材料的缺陷,点蚀以及剥落或其他应力在截面处产生的巨大压力,一次造成齿轮的随机折断。
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。
齿轮传动系统的故障诊断方法研究论文齿轮传动系统的故障诊断方法研究内容提要: 在机械设备运转过程中,齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量,这个过程将产生一定形式的机械振动。
而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态(或信号)发生变化。
因此,在齿轮传动系统的振动信号中,蕴涵有它的健康状态 (故障与无故障)信息,监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。
关键词: 齿轮故障;故障诊断;振动;裂纹目录引言 1第一章影响齿轮产生振动的因素 21.1 振动的产生 21.2 振动的故障 2第二章齿轮裂纹故障诊断 42.1 裂纹产生的原因 42.2齿轮裂纹分类、特征、原因及预防措施42.2.1淬火裂纹 42.2.2磨削裂纹 42.2.3疲劳裂纹 52.2.4轮缘和幅板裂纹 6第三章齿轮故障诊断方法与技术展望73.1 齿轮故障诊断的方法73.1.1 时域法73.1.2 频域法73.1.3 倒频谱分析83.1.4 包络分析83.1.5 小波分析方法83.2 齿轮故障诊断技术的展望9结论10致谢11参考文献12引言随着科学技术的不断进步,机械设备向着高性能、高效率、高自动化和高可靠性的方向发展。
齿轮由于具有传动比固定、传动转矩大、结构紧凑等优点,是改变转速和传递动力的最常用的传动部件,是机械设备的一个重要组成部分,也是易于故障发生的一个部件,其运行状态对整机的工作性能有很大的影响。
在机械设备运转过程中,齿轮传动系统通过主、从动齿轮的相互啮合传递运动和能量,这个过程将产生一定形式的机械振动。
而诸如磨损、点蚀、制造误差、装配误差等齿轮和齿轮传动系统的各种缺陷和故障必然引起机械振动状态(或信号)发生变化。
因此,在齿轮传动系统的振动信号中,蕴涵有它的健康状态(故障与无故障)信息,监测和分析振动信号自然就可以诊断齿轮和齿轮传动系统的故障。
第一章影响齿轮产生振动的因素1.1 振动的产生在齿轮的传动啮合过程中,影响齿轮产生振动的原因很多,有大周期的误差也有小周期的误差。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略齿轮是一种常见的机械传动元件,其结构简单,传动能力强,在机械传动中应用广泛。
但是,在使用过程中,齿轮也会出现失效问题,如齿面磨损、断齿、开裂、疲劳裂纹等,这些问题不仅会导致传动效率降低,还会造成设备损坏甚至危及人身安全。
因此,对齿轮失效问题进行分析并提出应对策略具有重要的实际意义。
一、齿轮失效原因分析1. 材料问题:齿轮制造材料不合适或合金成分不稳定,容易引发材料脆化、疲劳等问题,导致齿轮失效。
2. 制造质量问题:齿轮的制造精度、表面处理质量、热处理效果等都会影响其性能和寿命,如果制造不当,就容易导致齿面磨损、断齿等问题。
3. 配合间隙问题:齿轮传动时,配合间隙过大或过小都会影响传动效率和齿轮的寿命。
如果配合过紧,会导致齿面接触应力过大,易出现裂纹;如果配合过松,会导致齿面磨损加剧。
4. 传动负荷问题:齿轮传动时,受到外界负荷的影响,导致齿面接触应力增加,容易出现疲劳裂纹,甚至导致齿面剥落。
5. 使用环境问题:齿轮的使用环境对其寿命也会产生很大影响。
如果环境温度过高或过低、湿度过大或过小等因素都会使齿轮材料变质、疲劳寿命下降。
二、齿轮失效应对策略1. 选择合适的材料:选用合适的材料制造齿轮,根据应用环境和外界负荷情况,选择合适的材料和合金成分,提高齿轮的强度和耐磨性。
2. 提高制造质量:在制造过程中,严格控制制造工艺,提高齿轮的精度和表面质量,在热处理时保持温度和时间的精准控制,确保齿轮的质量达到要求。
3. 确定合适的配合间隙:根据传动负荷和工作条件等因素,确立合适的配合间隙,控制其在允许的范围内,避免齿面接触应力过大或过小。
4. 降低传动负荷:通过设计齿轮的结构和传动比等方式,降低齿轮的传动负荷,减少外界负荷对齿轮的影响,提高其寿命。
5. 确保适宜使用环境:对于应用于不同环境场合的齿轮,应根据其要求合适的加入防锈油及润滑油等,降低摩擦和磨损,延长其使用寿命。
综上所述,齿轮作为机械传动的重要元件,其性能和寿命对设备的运行和工业生产起着至关重要的作用。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略在机械传动系统中,齿轮是一种常见的传动元件。
由于长时间使用、设计不合理、制造工艺不良等因素,齿轮可能会出现失效问题。
本文将从失效问题的分类和原因分析两个方面,探讨机械传动齿轮失效的问题,并提出相应的应对策略。
一、失效问题的分类齿轮失效问题主要可以分为以下几类:胶合失效、齿面磨损、断裂、胶合损伤以及齿轮表面损伤。
1. 胶合失效胶合失效是指齿轮齿面由于工作负荷过大或工况恶劣导致胶合层的破裂和脱落。
胶合层起到承受工作负荷的作用,一旦胶合层失效,会导致齿轮无法正常传动。
胶合失效的主要原因是齿轮的工作负荷超过了设计要求或使用条件恶劣。
2. 齿面磨损齿面磨损是指齿轮齿面上的磨损现象,常见的磨损形式有磨损、剥落、腐蚀等。
齿面磨损的主要原因是齿轮的工作负荷过大、摩擦副材料不良、润滑条件差等。
3. 断裂断裂是指齿轮在工作过程中突然发生不可修复的破裂。
断裂一般表现为齿轮轴的断裂、齿面断裂、胶合层断裂等。
断裂的主要原因是齿轮的疲劳寿命到达或受到冲击载荷。
4. 胶合损伤胶合损伤是指在齿轮的齿面和胶合层之间产生的损伤现象,主要表现为胶合层剥离、胶合层疲劳裂纹等。
胶合损伤的主要原因是胶合层制造工艺不良、粘结剂质量差等。
5. 齿轮表面损伤齿轮表面损伤是指齿轮表面因工作负荷过大或工况恶劣导致的表面破损现象,主要表现为磨损、剥落、腐蚀等。
齿轮表面损伤的主要原因是工作负荷超过设计要求、使用条件恶劣等。
二、原因分析与应对策略机械传动齿轮失效的原因复杂多样,需要通过分析具体情况来制定相应的应对策略。
以下是常见问题的原因分析和相应的应对策略:1. 胶合失效原因分析:胶合失效主要是由于齿轮的工作负荷过大或工况恶劣所致。
应对策略:调整工作负荷,确保其在设计要求范围内;改善工况条件,避免高温、高湿等恶劣环境。
2. 齿面磨损原因分析:齿面磨损主要是由于齿轮的工作负荷过大、摩擦副材料不良、润滑条件差等引起的。
应对策略:优化齿轮轴承设计,减小工作负荷;选择合适的摩擦副材料,并改善润滑条件。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略在机械传动系统中,齿轮是一种常见的传动元件,常用于传递动力和转速。
由于齿轮长期工作在高负荷和高转速的环境下,可能会发生齿轮失效的问题。
齿轮失效会导致传动系统的故障和停机,造成生产停工以及维修和更换齿轮的成本。
对齿轮失效问题进行分析并采取相应的应对策略,对确保机械传动系统的可靠运行至关重要。
齿轮失效通常可以分为以下几种类型:齿面磨损、齿面疲劳断裂、裂纹和齿面损坏。
齿面磨损是一种比较普遍的齿轮失效现象。
齿轮工作时,由于摩擦和载荷作用,齿面可能会逐渐磨损。
齿面磨损不仅会影响齿轮的传动效率,还会增加噪音和振动,并缩短齿轮的使用寿命。
分析齿面磨损的原因,主要有以下几点:润滑不良、载荷过大、工作温度过高等。
需要按时进行润滑、控制载荷以及保持适当的工作温度,以减少齿面磨损。
还可以通过齿面硬化和涂层来提高齿轮的耐磨性。
齿面疲劳断裂是一种齿轮常见的失效模式。
疲劳断裂通常发生在齿距逐渐产生裂纹并最终导致断裂的部位。
齿面疲劳断裂的原因一般有以下几点:载荷过大、应力集中、材料质量不良、几何尺寸设计不合理等。
为了减少齿面疲劳断裂的可能性,可以通过优化齿轮的几何尺寸和材料选择,改善工作条件,控制载荷,增加载荷分布均匀性,以及进行表面强化处理等。
裂纹是另一种可能导致齿轮失效的重要因素。
裂纹通常由于材料缺陷、应力集中和载荷过大等原因引起。
如果裂纹在工作过程中持续扩展,最终可能导致齿轮失效。
检测和修复裂纹是防止齿轮失效的重要手段。
常用的检测手段有超声波检测、磁粉探伤和光学检测等。
对于发现的裂纹,可以通过磨削、焊接或更换齿轮来进行修复。
齿面损坏是一种可能导致齿轮失效的另一原因。
齿面损坏通常是由于齿面载荷不均匀、设计不合理或制造缺陷等原因引起的。
齿面损坏可能会导致齿轮传动效果不佳、噪音增大以及齿面疲劳断裂等问题。
为了减少齿面损坏的发生,可以加强齿轮的硬度、改善齿轮的强度和刚度,优化齿面几何形状,提高加工质量和润滑条件等。
毕业论文题目:齿轮的失效分析*名:***学号:**********专业:矿山机电班级:10-03指导教师:**2011年9月20日目录目录 (2)引言 (3)一、齿轮传动的特点、类型 (3)二、齿轮传动的基本要求 (4)三、齿轮的失效形式以及解决措施 (4)(一)轮齿断齿 (4)(二)齿面磨损 (5)(三)齿面点蚀 (6)(四)齿面胶合 (7)(五)齿面塑性变形 (7)四、常规齿轮损伤和失效的主要原因探究 (7)五、齿轮的常用材料的基本要求 (8)六、齿轮的常用材料及热处理 (9)七、小结 (10)致谢 (11)参考文献 (12)摘要:在现代社会工业发展中,齿轮是传动件中应用最广的重要工具,齿轮的类型很多,工况条件较为复杂。
因此失效形式及影响因素也较多。
尽管如此,从齿轮的基本特征特征产生原因和对策等方面都有其基本规律。
并且齿轮失效常发生在轮齿部分,因此运用基本规律对具体齿轮的损伤作用具体分析,便不难查。
这对机械传动齿轮质量,延长机械设备的使用寿命,具有非常重要的参考价值.关键词:磨损失效分析齿轮损伤材料热处理引言在机械工程中,齿轮传动应用甚为广泛,齿轮传动是机械传动中一种重要的传动方式,并且往往处于极为重要的部位,因此齿轮的损伤和失效倍受人们的关注。
齿轮的失效可分为轮体失效和轮齿失效两大类。
由于轮体失效在一般情况下很少出现,因此齿轮的失效通常是指轮齿失效。
所谓轮齿失效,就是齿轮在运转过程中,由于某种原因,使轮齿在尺寸、形状或材料性能上发生改变而导致整体设备不能正常工作。
要知道齿轮的失效形式,我们就应该先了解齿轮的传动类型、齿轮的特点、工作环境、只有清楚的知道了它的工作原理,才能更好的分析出它的失效形式一、齿轮传动的特点、类型齿轮的传动是目前最重要也是应用最广泛的一种传动形式。
与其他机械传动相比。
齿轮传动具有以下特点优点:效率高,传动比稳定,工作可靠,寿命长,结构紧凑;适用的功率和速度范围广;可实现空间任意两轴间的传动。
缺点:制造成本高,安装精度要求高,当齿轮精度低,且速度较大时噪声大;不宜用于中心距较大的传动。
齿轮的传动类型:(一)按照齿轮的传动比是否恒定,可将齿轮传动分为1.非圆齿轮传动,(传动比变化)2.圆形齿轮传动(传动比恒定)两大类,在这里只研究圆形齿轮。
(二)根据两轴的相对位置和轮齿的方向,可分为以下类型1.圆柱齿轮传动;2.锥齿轮传动;3.交错轴斜齿轮传动。
(三)根据齿轮的工作条件,可分为1.开式齿轮传动,齿轮暴露在外,不能保证良好的润滑;2.半开式齿轮传动,齿轮浸入油池,有护罩,但不封闭;3.闭式齿轮传动,齿轮、轴和轴承等都装在封闭箱体内,润滑条件良好,灰沙不易进入,安装精确,齿轮传动有良好的工作条件,是应用最广泛的齿轮传动。
(四)按齿面硬度分1.软齿面齿轮轮齿工作面的硬度小于或等于350HBS。
2.硬齿面齿轮轮齿工作面的硬度大于350HBS。
(五)按照齿廓曲线形状不同,齿轮传动又可分为1.渐开线齿轮传动2.摆线齿轮传动3.圆弧齿轮传动二、齿轮传动的基本要求齿轮在传动过程中应满足两项基本要求1.传动平稳即要求齿轮传动时传动比恒定,以尽量减小冲击、震动和噪声。
2.承载能力高即要求齿轮具有足够的强度和刚度,能传递较大的动力,并有较长的使用寿命和较小的尺寸。
对齿轮传动在设计生产领域中的一切研究,都是围绕上述两个基本要求进行的。
三、齿轮的失效形式以及解决措施齿轮失效的主要形式有:断齿、磨损、齿面点蚀、齿面胶合和齿面塑性变形等。
(一)轮齿断齿:轮齿折断是一种危险很大的最终失效形式,它可以细分为以下几个1.过载折断轮齿受到一次或很少几次严重过载时,就可能发生过载折断。
过载折断的断口一般都在齿根部位。
断口比较平直,并且具有很粗糙的特征。
2.疲劳折断轮齿经高循环次数的作用,在齿根产生疲劳裂纹,导致轮齿疲劳折断。
疲劳折断的断口分为疲劳断口面和最终(静断)断口面两个不同区域,在疲劳区域内看不到塑性变形重偏载的直齿轮,疲劳折断可能发生在轮齿的端部。
3)随机折断轮齿的折断通常发生在齿根部位,但是某些偶然的因素,例如齿面点蚀、剥落。
提高轮齿抗折断嫩里的措施很多,如增大齿根圆角半径,消除该处的加工刀痕以减低齿根的应力集中;增大轴及支撑物的刚度以减轻局部的的程度;对轮齿进行喷丸、碾压等冷作处理以提高齿面。
、(二)齿面磨损齿轮传动过程中,齿面上的相对滑动肯定会引起磨损;齿面磨损:分为粘着磨损、磨粒磨损、擦伤、腐蚀磨损和烧伤。
1.粘着磨损润滑对粘着磨损影响很大,如润滑油层完整且有相当厚度就不会发生金属间的接触,也就不会发生磨损。
在相同油膜温度和压力下,油的粘度高,有利于防止磨损发生,在低速、重载、极端温度、相对比较粗糙不规则的表面、供油不足和油的粘度太低的情况下,油膜可能被破坏而发生磨损。
此时的磨损在除节圆的大部分轮齿面上发生。
在实际中采用提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、限制油温、增加油的粘度、选用加有抗交合添加剂的合成润滑油等方法,可以防止交合的产生。
2.磨粒磨损与擦伤当润滑剂不干净含有杂质颗粒或在敞开式的吃轮船顶中的外来磨粒,或者在摩擦过程中金属相互作用产生的磨屑,都可以产生磨粒磨损。
严重的磨粒磨损会产生表面擦伤现象。
此时齿根和齿尖磨损的最严重,然而节线区域保持原状,这是因为在节线处主要存在滚动方式的接触,只有很小的或者根本不存在的滑移作用。
如果齿轮的对中好,且擦伤又不是由于齿面上孤立的微凸体引起的,那么擦伤会扩展到整个齿宽。
3.腐蚀磨损由于润滑剂中的一些物质,诸如水和酸等污染物与齿面的化学反应造成金属的腐蚀,这样就形成了腐蚀磨损。
活性的极压添加剂也是造成腐蚀磨损的一个原因,特别是齿轮在重载时更是严重;过分过热,极压添加剂将加速腐蚀磨损;零件表面保留一层紧密的热处理造成的氧化物膜对抗腐蚀磨损有利,这种作用甚至在碱溶液洗涤剂去油处理后仍能保持。
如果在稀磷酸溶液中进行去游处理,那么氧化物膜变为磷酸锰和磷酸铁镀层,则对抗腐蚀磨损更好。
如齿轮在热处理后进行磨削或喷丸处理,则具有活性表面对锈蚀敏感,降低了抗腐蚀磨损性能。
4.烧伤尽管烧伤本身不是一种磨损形式,但它是由于磨损造成而反过来造成严重的磨损失效和表面变质。
烧伤是由于过载、超速或不充分的润滑引起的过分摩擦所产生的局部过热到高温,这种高温足以引起变色和过时效,或使钢的几微米厚表面层重新淬火,出现白层。
烧伤还对疲劳性能有不利影响,损伤的表面容易产生疲劳裂纹。
(三)齿面点蚀齿轮传动过程中,齿轮接触面上各点的接触应力呈脉动循环变化,经过一段时间后,会由于接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹,裂纹的扩展造成金属剥落,形成点蚀。
为防止过早出现点蚀,可采用提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、增加润滑油粘度等措施。
而对于开始齿轮传动,由于磨损严重,一般不出现点蚀。
(四)齿面胶合当齿轮在高速、大载荷或润滑失效的情况下,两齿面直接接触形成局部高温,接触区出现较大面积粘连现象,称为胶合。
提高齿面硬度和减小粗糙度可增强抗胶合能力,为了防止胶合作用,应适当提高齿面硬度和光洁度,大小齿轮采用不同钢种,低速传动采用粘度大的润滑油(或润滑脂),高速传动时,设法降低油温,并采用活化性润滑油(如硫化油及加有其他化学添加剂的抗胶合润滑油),设计上采取措施提高制造精度和装配质量。
总之,正确选用润滑油和润滑方式使得轮齿啮合区得到充分润滑;合理选择选择润滑油添加剂,主要润滑油的清洁和更换,以改善润滑条件;适当提高齿面硬度和光洁度;以及采用合适的正变位齿轮传动,以降低齿面滑动率和比压等,均有利于减轻吃面的磨损。
为了解决在恶劣环境工作中的齿轮的严重磨粒磨损,可采用闭式结构。
对于低速传动采用粘度较大的润滑油,对于高速传动采用混入抗胶合添加剂的润滑油。
(五)齿面塑性变形在高速重载齿轮传动时,由于齿轮材料较软而产生的沿摩擦力方向的金属流动。
齿轮齿的塑性有三种主要表现类型:碾压与锤击变形、起波纹和脊状延伸。
此外,齿轮工作环境中的温度、湿度变化;水分含量;粉尘、颗粒漂浮物等等,都是影响齿轮失效的原因(由于影响较小,在这里不过多介绍。
)为防止齿面的塑性变形,可采用提高齿面硬度、选用粘度较高的润滑油等方法。
四、常规齿轮损伤和失效的主要原因探究诱发轮齿损伤和失效的主要原因由于轮齿工况不同,材质各异,环境条件也有差别,因此产生上述轮齿主要失效形式的诱因往往很复杂,但可以从以下几个方面进行分析、查找。
(一)设计方面的失误齿轮装置的设计,技术上要求较高,并且要有一定的经验。
因此,由于齿轮设计的失误而造成齿轮失效的事故时有发生例如:对作用在轮齿上载荷估计不足轮齿上所受的载荷一般可分三部分,即1.名义载荷,可视为齿轮传递的名义功率。
2.外部动载荷,它取决于原动机、从动机的特性、轴和联轴器系统的质量、刚度能及运行状态。
3.内部动载荷,这是由于齿轮本身制造误差、轮齿刚度等因素产生的载荷。
通常精确确定轮齿上的载荷是非常困难的较好的办法是进行实测或对传动系统进行全面分析。
但是,这种复杂的方法不是处处可以采用的,因此在齿轮设计中,对载荷估计不足是常见的。
(二)齿轮装置结构的设计不合理例如轴承安装方式或安装位置不合适,轴或齿轮箱的刚度太差,密封不可靠等,都可能使轮齿失效。
(三)确定齿轮参数不合适例如齿轮的模数、齿宽系数、侧隙、顶隙、齿根圆角的形状、齿廓修缘、齿向修形等确定得不合适,从而影响齿轮的寿命。
(四)材料选用不合适齿轮材料种类、牌号应根据齿轮的具体使用条件来选定;特别是大小齿轮不同材料的匹配,更值得设计者注意,否则容易引起齿轮失效。
(五)润滑系统设计有误齿轮装置的润滑方法、润滑油性能和油量等如果处理不好,可能使齿面产生胶合、过热和过度磨损等失效。
(六)材料和热加工方面的失误齿轮材料化学成分和力学性能不合格,内部有缺陷等是诱发齿轮失效的重要原因之一齿轮材料的热加工是指毛坯的锻造和齿轮的热处理。
其常见的失误有:金相组织不良,齿面或齿心硬度不合适,硬化层深度不适当,表面有脱碳和晶界氧化现象,残余应力不良,有热处理裂纹等。
五、齿轮的常用材料的基本要求(一)轮齿表面应有较高的硬度和抗磨损、抗点蚀、抗胶合、抗塑性变形的能力。
(二)轮齿芯部应有足够的强度和韧性有较高的抗折断能力和抗冲击能力。
(三)有良好的加工工艺性能及热处理性能,使之易于达到所需要的加工精度及机械性能的要求。
六、齿轮的常用材料及热处理(一)锻钢是制造齿轮的主要材料,一般采用含碳量为0.1%—0.6%的碳素钢或合金钢。
按轮齿表面硬度要求又可分为:HBS≤350和HBS>350两类。
(二)铸钢通常用于尺寸较大(一般直径d>400~600㎜)、轮坯不宜锻出的齿轮,可采用铸钢铸钢的耐磨性及强度均较好。
(三)铸铁常用于工作稳定,低速和功率不大的场合。