關于齒輪的失效及修理方法的探討

杜婷

摘要：現代社會，各種企業的機器設備都離不開齒輪，而因為齒輪故障造成的機器失常，運轉停止也是企業工期延長和經濟損失的重要原因。我們從各個方面出發，分析造成齒輪失效的原因，并依據不同的原因，尋找出不同的解決辦法。降低齒輪失效頻率，維護廣大企業的利益。

關鍵詞：齒輪;失效;維修;

前言

現代機械設備，基本都離不開齒輪。而造成機械設備故障的原因，超過一半一半都發生在齒輪運轉上?？梢哉f，齒輪的正常運作，是保證企業正常工作，保證企業效益最近本的要求之一。正因為這樣，我們很有必要對齒輪失效的各種原因和影響進行仔細研究，找出相應的維修方法，保證齒輪正常工作，減少機械故障的發生。

1.齒輪失效的原因

齒輪失效一般是由于自身設計制造有缺陷，齒輪安裝不精準，材料不達標或者維護不足造成的。

1.1很多齒輪由于設計時間較早，圖紙未進化，原本生產前就存在隱患。也有一些設計可能沒有問題，但是由于某些原因導致制造不標準，沒有完全按照設計要求生產。也許短期內看不出問題，但是從長期來看，肯定大大影響零件的使用壽命。

1.2雖然有圖紙依照，但是并不能保證所有零部件的安裝都達到了應有的精度，這樣也會引發機械故障。

1.3材料選擇的問題。由于對材料的熱處理和冷加工要求不標準，很多本身有缺陷的材料用于制造齒輪。負荷壓力集中作用于齒輪時，這些材料由于自身的微裂或者不緊密，就會斷裂或者出現嚴重磨損。直接影響機械工作。

1.4齒輪缺乏定期維護和修理。很多企業沒有合理的機械維護制度，總是在故障發生之后才進行處理。定期維護保養，防患于未然才能保證機械的高效率運作。

2.齒輪失效的表現

齒輪失效一般表現為齒輪斷裂和齒面損壞兩種形式。至于輪幅、輪緣之類的部件很少出現問題。

2.1齒輪斷裂一般是因為輪齒出現問題造成的。具體分為過載斷裂、疲勞斷裂和隨機斷裂三種類型。直齒輪輪齒的斷裂通常都是全齒斷裂，而斜齒輪和錐齒輪輪齒的斷裂通常是局部斷裂。

（一）一般來說，由于短時間之內，齒輪負荷量過大或多次達到負荷極限，會引發齒輪斷裂。同樣，因為齒輪質量不達標，材質有缺陷也會造成齒輪斷裂。具體表現為斷面呈放射狀或者有大量人字裂痕，放射方向與裂痕擴展方向平行，放射中心就是斷裂源頭，斷口沒有疲勞造成的貝殼紋路。

（二）最常發生的輪齒斷裂是因為疲勞運作造成的。由于齒輪長期承受重復壓力，尤其是在受到彎曲壓力的作用下，根部發生了變形，而這種變形達到一定程度，就會產生裂痕并擴散，當承受不了運作的負荷時，就會突然斷裂。

（三）隨機斷裂大都是因為齒輪材料有缺陷，長期使用后發生剝落或者殘缺，而當齒輪工作時，高強度的壓力集中在這些位置就會形成斷裂。這種情況要在齒輪加工時嚴格檢查，以防止次品出廠流入市場。

2.2齒面損壞根據表現形式的不同分為齒面疲勞、膠合、磨損和塑性變形幾種情況。

（一）簡單的來說，齒面疲勞就是因為齒輪長期使用中，大量的剪應力作用于齒面，出現裂紋，造成齒面損傷。而由于齒輪材質的差異，負荷量的不同，齒面疲勞也會出現不同的表現形式，比如點蝕‘剝落和表層碎裂。

（二）兩個相互聯系的齒輪在長期的壓力下，由于金屬脫落粘合，齒輪表面就會發生膠合。依據不同的情況和特征，又可以劃分為輕微膠合，中等膠合，破壞性膠合和局部膠合。

（三）相互作用下的齒輪在長期的運轉過程中不斷地相互摩擦。強大的摩擦力會對輪齒造成嚴重的損耗。根據程度和特點的不同，區別為輕微磨損、中等磨損、過度磨損、磨粒磨損和腐蝕磨損。

（四）塑性磨損簡單的說就是齒輪變形。一些輪面材質相較硬度比較低，長期受到強大的壓力就會發生塑性變形。由于變形形狀的不一樣，，塑性變形可分為碾擊塑變、鱗皺、起脊、壓痕，齒體塑變五種形式。

2.3除了以上兩種原因，還有很多種其他原因會造成齒面損壞。比如材料工藝、意外事故等等。目前通過遙控閉鎖裝置能夠有效解決齒輪工作中產生的損壞。

3.失效齒輪的維修

由于齒輪損壞部位、損壞形式和損壞程度的不同和我們維修材料，維修技術維修時間的限制，我們使用的維修方法也不同。要因地制宜，靈活運用。

3.1變換方位法。因為很多單項轉動的齒輪長期的工作過程中只損壞了一個齒面，那么，我們只需要把它卸下，旋轉180度重新安裝，使用沒有損壞的齒面，就可以繼續照常工作了。這種方法經濟實惠維修速度快，但是限制較大。只能在單項面狀齒輪上實現。

3.2切削變位法。通俗的來說，我們卸下一對嚴重磨損的齒輪，計算好中心距，直接對它們進行切割，縮小他們的比例。之后，再經過計算，設計切割出一對合乎標準的小齒輪。與大齒輪進行搭配，一起安裝完畢，就可以照常工作。但是這種辦法同樣限制非常大?；局荒茉诖髠鲃颖?、大模數的機械上實現，因為這類機械一般容易齒輪數目超限，而且齒輪多，方便搭配重組。同時，必須要求被切削齒輪外徑足夠大，齒形磨損不嚴重，這樣才能切割。這種方法不僅能夠降低損耗，還能提高維修的效率。但是，這種方法不可能在同樣一組機械中長期無限制使用，因為久而久之，會影響齒輪的傳動質量。

3.3堆焊。簡單的來說，堆焊法就是用電焊或者氣焊的辦法把金屬融化，堆在已經磨損的齒輪上，然后對齒輪進行精加工，恢復它的工作性能。

3.4金屬涂敷法。適用性最廣泛的其實是金屬涂敷法，基本適用于所有齒輪的修復。而且因為科技的進步，這種方法的適用性和修復性能也在一直不斷提高。其實金屬涂敷法就是用金屬給齒輪打上“補丁”，把金屬粉末涂在齒輪的磨損處然后加熱處理，最后經過打磨，齒輪就可以恢復到原本的尺寸，重新工作了。

3.5鑲齒。在實際應用中，由于金屬涂敷法對于技術和器材的要求較高，一般還是鑲齒修復的辦法應用度最高。顧名思義，鑲齒就是給齒輪鑲牙，對輪齒崩壞的齒輪進行修補。具體做法一般是在崩壞齒輪的位置刨或者銼出一個齒槽，補上一塊輪齒，隨后進行固定和其他處理，使齒輪恢復正常。如果一個齒輪多個輪齒受損，必要的情況下可以重新鑲齒圈，更換所有的輪齒。這種方法也是目前國內修復齒輪的主要方法。

4.結束語

齒輪對機械的重要性不言而喻。對齒輪失效的各種原因和表現深入分析，針對不同的原因和情況對齒輪進行合理的日常保養和緊急維修處理。才能減少不必要的損失，保證企業機械的正常運行，提高經濟效益。