鏈輪減速器的失效與防范

覃惠芳

（北海職業(yè)學(xué)院，廣西北海536000）

一般的鏈條傳動，是由分別安裝在彼此平行的主、從動軸上的兩個鏈輪，和跨繞兩鏈輪的閉合鏈條組成。而鏈輪減速器，采用了鏈輪與鏈盤嚙合傳動，將鏈條變成了鏈盤，取代了鏈條和從動鏈輪，是一種實用新型的減速器。

鏈輪減速器和齒輪減速器，都通過嚙合來傳遞動力和運動。鏈輪減速器的嚙合，是鏈輪的輪齒與鏈盤的滾子的嚙合，屬非共軛嚙合；而齒輪減速器的嚙合，是輪齒間的嚙合，屬共軛嚙合。鏈輪減速器具有鏈傳動和齒輪傳動嚙合的特性，在結(jié)構(gòu)上，是在鏈傳動、齒輪傳動的結(jié)構(gòu)上改進(jìn)而成。在失效形式上，鏈輪減速器也具有鏈傳動和齒輪傳動的特性。因此，本文為提高鏈輪減速器的使用壽命，針對這一減速器進(jìn)行失效形式的研究，并提出防范措施。

1 鏈輪減速器的失效形式

鏈輪減速器的失效形式主要有：疲勞破壞、沖擊折斷、磨損、膠合、塑性變形[1]。具體如下：

（1）疲勞破壞。鏈輪齒每嚙合一次，齒根彎曲應(yīng)力完成一個循環(huán)。輪齒長期工作于交變應(yīng)力下，就會在其根部出現(xiàn)疲勞裂紋，裂紋逐步擴(kuò)展，造成輪齒的疲勞拆斷[2]。

滾子作為與鏈輪嚙合的元件，在交變沖擊載荷的作用下，直接承受著較大的沖擊載荷，在循環(huán)應(yīng)力作用下，在滾子的應(yīng)力集中區(qū)，即滾子端部會萌生疲勞裂紋，并逐漸向滾子中部擴(kuò)展，裂紋不斷擴(kuò)展并導(dǎo)致端部掉塊或整體疲勞破裂。

對于潤滑得當(dāng)?shù)拈]式鏈輪減速器，疲勞破壞是其失效的主要因素。

（2）多次沖擊折斷。滾子和銷軸在反復(fù)起動、停車或受重復(fù)沖擊載荷作用下，會產(chǎn)生沖擊破斷。

（3）磨損。輪齒與滾子間摩擦方式為滾動摩擦，在開式傳動中，工作條件惡劣，潤滑不良，有硬的屑粒進(jìn)入摩擦面，產(chǎn)生磨料磨損，減薄輪齒和滾子的厚度，最終因間隙過大，振動增加而失效，這是開式傳動的主要失效形式。

（4）膠合。滾子與銷、輪齒與滾子，潤滑不當(dāng)或轉(zhuǎn)速過高時，因油膜難以形成，或油膜破裂，致使局部溫升過高，產(chǎn)生膠合破壞。

（5）塑性變形。輪齒齒面因硬度不夠，在低速重載下，可能產(chǎn)生齒面塑性變形。

2 防范鏈輪減速器失效的有效措施

針對鏈輪減速器失效的形式，從設(shè)計、制造、熱處理、安裝、使用等各個環(huán)節(jié)，提出防范鏈輪減速器失效的有效措施。

2.1 設(shè)計環(huán)節(jié)

鏈輪減速器往往是單件生產(chǎn)，且鏈輪減速器沒有了鏈條和滾筒，在傳動過程中不受到鏈條寬度的限制，可鏈輪與軸加工成一體，還可以在齒寬方面增加寬度，一般可為標(biāo)準(zhǔn)寬度的2倍，從而增強(qiáng)了承載能力，提高了輪齒的抗彎曲和抗折斷的能力。

為防止銷軸被折斷，對于銷軸還必須對其進(jìn)行剪切強(qiáng)度的核算，具體如下：

（1）鏈盤圓周速度 v。v=z1n1ρ/(60×1 000)，單位：m/s；z1為小鏈輪齒數(shù)；n1為小鏈輪轉(zhuǎn)速；ρ為節(jié)距。

v≤0.6 m/s時，要校核鏈盤軸銷的剪切強(qiáng)度。

（2）有效圓周力F。F=1 000 P/v，單位：N。

（3）作用于軸銷上的力 QF。QF≈（1.15～1.20）KAF；單位：N；KA為系數(shù)載荷。

（4）剪切應(yīng)力 τ 。τ =QF/A；A為軸銷的截面積；單位：m2。

（5）剪切強(qiáng)度校核τ≤[τ]。

鏈輪的齒數(shù)一般取偶數(shù)，鏈盤滾子的數(shù)一般取奇數(shù)，以取得較均勻的磨損，提高鏈輪齒和滾子的抗磨損能力。

選擇潤滑油時，盡可能選擇好的粘附性、適當(dāng)?shù)挠托院洼^高的黏度，使?jié)櫥筒恢乱螂x心力而甩掉，和不致因齒面摩擦而全部擦掉。當(dāng)載荷有沖擊時，可根據(jù)沖擊的程度，適當(dāng)增加一個黏度牌號或更換潤滑油[1]。

2.2 制造環(huán)節(jié)

鏈輪減速器是基于鏈傳動，所以鏈輪的加工要求，可執(zhí)行鏈條傳動中鏈輪的標(biāo)準(zhǔn)。在加工精度方面，要確保鏈輪的齒根圓的極限偏差、齒根圓徑向跳動及齒面粗糙度達(dá)標(biāo)。以提高抗表面磨損、振動的能力。

2.3 熱處理環(huán)節(jié)

為提高齒面的抗磨損及塑性變形的能力，對鏈輪進(jìn)行表面熱處理。對于單件生產(chǎn)的鏈輪減速器來說，材料的選擇一般選用45號鋼，并對其進(jìn)行表面淬火熱處理。在選用表面熱處理的方法時，比較方便的有高頻淬火處理，利用高頻電流使齒輪表面局部進(jìn)行加熱、冷卻，以獲得表面硬化層。高頻淬火只是對鏈輪進(jìn)行一定深度的表面強(qiáng)化，而心部基本上保持處理前的組織和性能，因而可獲得高強(qiáng)度、高耐磨性和高韌性的綜合。

銷軸、滾子在交變載荷作用下，承受沖擊載荷而磨損或破損。因而，要求零件具有表面耐磨、心部柔韌和耐疲勞的性能。在單件生產(chǎn)中，可選擇45號鋼，與鏈輪一樣進(jìn)行表面高頻淬火處理。

2.4 安裝環(huán)節(jié)

為了提高抗膠合的能力，在安裝時，對于開式傳動，銷軸和滾子在配合前，先進(jìn)行潤滑再安裝。盡可能安裝外罩，以防沙塵。根據(jù)技術(shù)要求，保證安裝精度，減小噪聲和振動。

在選擇潤滑油時，對低速重載的傳動，盡可能選用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油（如硫化油）等，以防止或減輕輪齒的膠合破壞。

2.5 使用環(huán)節(jié)

建立潤滑維護(hù)制度，根據(jù)潤滑的技術(shù)要求對減速機(jī)進(jìn)行定期的檢查、維護(hù)和保養(yǎng)，做到責(zé)任到人。在閉式傳動中，首次加油前，要對油箱及管路進(jìn)行徹底清洗，以所選定的油品置換干凈，按規(guī)定量加油。在閉式傳動中，潤滑油液由于溫度的升高變稀，易造成泄漏，密切注意各連接點，以防泄漏。特別要注意檢查減速器油位是否在正常范圍。加油時，要注意油量，保證減速器得到正確的潤滑。在按規(guī)定補(bǔ)油時，嚴(yán)防混油。不論是開式傳動或閉式傳動，都要加強(qiáng)監(jiān)測，定期取樣，按時或按質(zhì)換油。

在工作中，發(fā)現(xiàn)溫升明顯，潤滑油脂超過40℃或潤滑油液溫超過80℃，油的質(zhì)量下降或油中發(fā)現(xiàn)較多的鐵粉以及產(chǎn)生不正常的噪聲等現(xiàn)象時，要立即停止使用，及時檢修，排除故障，更換潤滑油。特別注意銷軸與滾子的潤滑，必要時，拆出重新潤滑再安裝。

經(jīng)常檢查各部的連接情況，如有松動，根據(jù)工作情況作出處理（擰緊或更換）。連接螺栓應(yīng)在機(jī)體受壓時檢查松緊度，所有連接銷軸都有開口銷或彈簧卡，開口銷需張開充分。經(jīng)常檢查輪齒、銷軸、滾子運轉(zhuǎn)是否正常，有無噪音，如發(fā)現(xiàn)故障，必須及時排除。

鏈輪減速器鏈輪中的滾子，安裝和拆卸都比較容易。當(dāng)磨損超標(biāo)時，應(yīng)及時更換。當(dāng)有一個滾子出現(xiàn)破斷時，雖然還能運轉(zhuǎn)，但還是要進(jìn)行及時的更換，避免振動增大。

3 結(jié)束語

通過對鏈輪減速器失效形式的研究，并針對其失效形式，逐一提出防范措施，以便在工作中，對鏈輪減速器進(jìn)行必要的維護(hù)、保養(yǎng)，提高鏈輪減速器的使用壽命。

[1]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計師手冊（上冊）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2]郭芝俊.機(jī)械設(shè)計便覽[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1999.