機械傳動齒輪失效的診斷與檢修

一、齒輪失效的常見形式

1.齒面疲勞點蝕

齒輪輪齒在交變應力的作用下，當循環次數超過某一極限時，工作齒面便會產生微小的疲勞裂紋。如果裂縫內滲入了潤滑油，在另一齒輪的擠壓下，封閉在裂縫內的油壓會急劇升高，加速裂紋的擴展，最終導致表面層上小塊金屬的剝落，形成小坑，這種現象稱為疲勞點蝕。

2.齒面磨損

磨損是輪齒在嚙合傳動過程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現象。主要發生在開式傳動中的輪齒齒頂邊緣和齒根過渡曲線部位。在閉式傳動中，潤滑油不潔也可能發生。

3.齒面膠合

在重載傳動中，由于潤滑不當或散熱不良等造成兩齒輪工作齒面發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象。

4.塑性變形

在過大的應力作用下，輪齒材料因屈服產生塑性流動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產生。

5.輪齒折斷

是指輪齒的一個或多個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作用下，齒根彎曲應力超過允許限度時，發生疲勞折斷；用脆性材料制成的齒輪，因短時過載、沖擊發生突然斷裂。

二、齒輪失效的診斷方法

1.簡易診斷法

一對齒輪嚙合傳動時，某一輪齒進入嚙合到退出嚙合的時間，稱為嚙合周期。嚙合周期的倒數則為嚙合頻率，用#402;m表示，其表達式為

式中 Z1——小齒輪齒數；

Z2——大齒輪齒數；

n1——小齒輪的轉數(r/min)；

n2——大齒輪的轉數(r/min)。

簡易診斷就是通過傳感器對運動齒輪的引出端，如普通減速器的軸承座蓋等監測部位進行振動監測，并對監測測得的噪聲譜進行技術分析，從而對齒輪進行診斷。

診斷時，如果軸承座在機殼內部，則可選擇軸承座附近剛度好的部位，或測量基礎的振動。為了保持每次測定的部位不變，可以在測定位置作出記號。如果測定部位要排在鋼鐵件上，測定部位的表面應是光滑的。同時，應盡可能地沿水平、垂直、軸向三個方向進行測定。

診斷的齒輪轉速可在l00r/min以上。簡易診斷的項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。

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

診斷。

2.精密診斷法

齒輪診斷監測的振譜是各具特點的，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可作精密診斷時的參考：

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

（2）當齒廓有變形或齒根有裂紋時，#402;m幅值變大，其諧頻分量也增加。

（3）當齒輪中出現斷齒時．由于斷齒間隔影響了與齒數有關的嚙合周期，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）當齒輪軸出現平衡不準、對中性不好和松動的缺陷時，將出現#402;o的低次諧波。

（5）齒輪有制造誤差，將出現一個特定的轉頻諧波。

（6）當齒圈有偏心時，除振幅增大外，將出現以與偏心有關的#402;o、#402;m為高頻的調幅信號。

（7）當齒輪有角速度波動時，由于ω=2π#402;，則出現調頻現象。

上述內容是齒輪精密診斷的重要依據，再根據客觀的使用情況，輔以檢測儀器，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廢呢？不同的機構有不同的報廢標準，這里只從常用運行機構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，則為報廢齒輪。二是齒面的點蝕損壞達到嚙合齒面的30%，且深度達到原齒厚的10%；或點蝕面積沿齒寬、齒高超過60%則應報廢。三是齒輪的磨損，對于不同的機構就有不同的標準要求。提升機構受力較大，安全系數要求高，齒輪磨損其齒厚不應小于原齒厚的80%；一般運行機構齒輪磨損不應小于原齒齒厚的60%，如超過則應報廢，重新更換齒輪。四是齒輪的膠合一般在低速重載的傳動中出現，為防止膠合，應采用高粘度的潤滑油，或適當提高齒面的硬度和減小齒面的表面粗糙度值。在機構中加入齒輪油不僅對抗膠合有特效，對抗磨損和點蝕也都有較好的效果。

對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廢標準，超過標準則應更換。

（作者單位：濟寧市技師學院）