關(guān)于齒輪的失效及修理方法的探討

杜婷

摘要：現(xiàn)代社會，各種企業(yè)的機(jī)器設(shè)備都離不開齒輪，而因?yàn)辇X輪故障造成的機(jī)器失常，運(yùn)轉(zhuǎn)停止也是企業(yè)工期延長和經(jīng)濟(jì)損失的重要原因。我們從各個(gè)方面出發(fā)，分析造成齒輪失效的原因，并依據(jù)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(hù)廣大企業(yè)的利益。

關(guān)鍵詞：齒輪;失效;維修;

前言

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備，基本都離不開齒輪。而造成機(jī)械設(shè)備故障的原因，超過一半一半都發(fā)生在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)上。可以說，齒輪的正常運(yùn)作，是保證企業(yè)正常工作，保證企業(yè)效益最近本的要求之一。正因?yàn)檫@樣，我們很有必要對齒輪失效的各種原因和影響進(jìn)行仔細(xì)研究，找出相應(yīng)的維修方法，保證齒輪正常工作，減少機(jī)械故障的發(fā)生。

1.齒輪失效的原因

齒輪失效一般是由于自身設(shè)計(jì)制造有缺陷，齒輪安裝不精準(zhǔn)，材料不達(dá)標(biāo)或者維護(hù)不足造成的。

1.1很多齒輪由于設(shè)計(jì)時(shí)間較早，圖紙未進(jìn)化，原本生產(chǎn)前就存在隱患。也有一些設(shè)計(jì)可能沒有問題，但是由于某些原因?qū)е轮圃觳粯?biāo)準(zhǔn)，沒有完全按照設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)。也許短期內(nèi)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(dá)到了應(yīng)有的精度，這樣也會引發(fā)機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，很多本身有缺陷的材料用于制造齒輪。負(fù)荷壓力集中作用于齒輪時(shí)，這些材料由于自身的微裂或者不緊密，就會斷裂或者出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。直接影響機(jī)械工作。

1.4齒輪缺乏定期維護(hù)和修理。很多企業(yè)沒有合理的機(jī)械維護(hù)制度，總是在故障發(fā)生之后才進(jìn)行處理。定期維護(hù)保養(yǎng)，防患于未然才能保證機(jī)械的高效率運(yùn)作。

2.齒輪失效的表現(xiàn)

齒輪失效一般表現(xiàn)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(xiàn)問題。

2.1齒輪斷裂一般是因?yàn)檩嘄X出現(xiàn)問題造成的。具體分為過載斷裂、疲勞斷裂和隨機(jī)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(shí)間之內(nèi)，齒輪負(fù)荷量過大或多次達(dá)到負(fù)荷極限，會引發(fā)齒輪斷裂。同樣，因?yàn)辇X輪質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，材質(zhì)有缺陷也會造成齒輪斷裂。具體表現(xiàn)為斷面呈放射狀或者有大量人字裂痕，放射方向與裂痕擴(kuò)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(fā)生的輪齒斷裂是因?yàn)槠谶\(yùn)作造成的。由于齒輪長期承受重復(fù)壓力，尤其是在受到彎曲壓力的作用下，根部發(fā)生了變形，而這種變形達(dá)到一定程度，就會產(chǎn)生裂痕并擴(kuò)散，當(dāng)承受不了運(yùn)作的負(fù)荷時(shí)，就會突然斷裂。

（三）隨機(jī)斷裂大都是因?yàn)辇X輪材料有缺陷，長期使用后發(fā)生剝落或者殘缺，而當(dāng)齒輪工作時(shí)，高強(qiáng)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(shí)嚴(yán)格檢查，以防止次品出廠流入市場。

2.2齒面損壞根據(jù)表現(xiàn)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?yàn)辇X輪長期使用中，大量的剪應(yīng)力作用于齒面，出現(xiàn)裂紋，造成齒面損傷。而由于齒輪材質(zhì)的差異，負(fù)荷量的不同，齒面疲勞也會出現(xiàn)不同的表現(xiàn)形式，比如點(diǎn)蝕‘剝落和表層碎裂。

（二）兩個(gè)相互聯(lián)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(fā)生膠合。依據(jù)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(yùn)轉(zhuǎn)過程中不斷地相互摩擦。強(qiáng)大的摩擦力會對輪齒造成嚴(yán)重的損耗。根據(jù)程度和特點(diǎn)的不同，區(qū)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(zhì)相較硬度比較低，長期受到強(qiáng)大的壓力就會發(fā)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(chǎn)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(shù)維修時(shí)間的限制，我們使用的維修方法也不同。要因地制宜，靈活運(yùn)用。

3.1變換方位法。因?yàn)楹芏鄦雾?xiàng)轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪長期的工作過程中只損壞了一個(gè)齒面，那么，我們只需要把它卸下，旋轉(zhuǎn)180度重新安裝，使用沒有損壞的齒面，就可以繼續(xù)照常工作了。這種方法經(jīng)濟(jì)實(shí)惠維修速度快，但是限制較大。只能在單項(xiàng)面狀齒輪上實(shí)現(xiàn)。

3.2切削變位法。通俗的來說，我們卸下一對嚴(yán)重磨損的齒輪，計(jì)算好中心距，直接對它們進(jìn)行切割，縮小他們的比例。之后，再經(jīng)過計(jì)算，設(shè)計(jì)切割出一對合乎標(biāo)準(zhǔn)的小齒輪。與大齒輪進(jìn)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。基本只能在大傳動(dòng)比、大模數(shù)的機(jī)械上實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@類機(jī)械一般容易齒輪數(shù)目超限，而且齒輪多，方便搭配重組。同時(shí)，必須要求被切削齒輪外徑足夠大，齒形磨損不嚴(yán)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(jī)械中長期無限制使用，因?yàn)榫枚弥瑫绊扆X輪的傳動(dòng)質(zhì)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(jīng)磨損的齒輪上，然后對齒輪進(jìn)行精加工，恢復(fù)它的工作性能。

3.4金屬涂敷法。適用性最廣泛的其實(shí)是金屬涂敷法，基本適用于所有齒輪的修復(fù)。而且因?yàn)榭萍嫉倪M(jìn)步，這種方法的適用性和修復(fù)性能也在一直不斷提高。其實(shí)金屬涂敷法就是用金屬給齒輪打上“補(bǔ)丁”，把金屬粉末涂在齒輪的磨損處然后加熱處理，最后經(jīng)過打磨，齒輪就可以恢復(fù)到原本的尺寸，重新工作了。

3.5鑲齒。在實(shí)際應(yīng)用中，由于金屬涂敷法對于技術(shù)和器材的要求較高，一般還是鑲齒修復(fù)的辦法應(yīng)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(jìn)行修補(bǔ)。具體做法一般是在崩壞齒輪的位置刨或者銼出一個(gè)齒槽，補(bǔ)上一塊輪齒，隨后進(jìn)行固定和其他處理，使齒輪恢復(fù)正常。如果一個(gè)齒輪多個(gè)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(nèi)修復(fù)齒輪的主要方法。

4.結(jié)束語

齒輪對機(jī)械的重要性不言而喻。對齒輪失效的各種原因和表現(xiàn)深入分析，針對不同的原因和情況對齒輪進(jìn)行合理的日常保養(yǎng)和緊急維修處理。才能減少不必要的損失，保證企業(yè)機(jī)械的正常運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。