機械軸承和齒輪的失效原因及應(yīng)對措施

黃貝

（湖南湘潭鋼鐵公司，湖南 湘潭 411101）

1 軸承失效的主要表現(xiàn)以及具體原因分析

1.1 接觸疲勞失效

經(jīng)過認(rèn)真的分析之后發(fā)現(xiàn)，在軸承失效形式當(dāng)中，接觸疲勞失效是最常見的失效方式，之所以會出現(xiàn)這樣的問題，主要就是軸承表面受到非常大的交變應(yīng)力，所以導(dǎo)致軸承的表面出現(xiàn)了裂紋問題，甚至發(fā)生斷裂情況。最初的交變用力影響之下，只出現(xiàn)了很小的裂紋，但是伴隨著時間的不斷推移，所承受的交變應(yīng)力在慢慢的增大當(dāng)中，所以接觸表面會形成脫落。

1.2 磨損失效

磨損失效問題主要在軸承零件之間發(fā)生的概率較大，當(dāng)機械設(shè)備在運行過程當(dāng)中，軸承當(dāng)中的各個零件之間會產(chǎn)生摩擦，這樣的情況就會增加軸承發(fā)生尺寸大小以及整體形狀變化的概率和可能，表面也會慢慢的變壞，光滑度不斷的下降，導(dǎo)致軸承自身的旋轉(zhuǎn)精度慢慢的降低。軸承零件在運行過程當(dāng)中，與之相對應(yīng)的零部件之間如果進入了小的顆粒或者是磨屑，外來物的出現(xiàn)，極有可能會造成磨損失效問題的出現(xiàn)。假如軸承接觸有隆起問題的出現(xiàn)或者是軟異物接觸面的摩擦力受力不均，也會出現(xiàn)局部摩擦熱，對摩擦接觸面造成一定的影響，出現(xiàn)輕微程度上的焊合問題。軸承示意圖如圖1。

圖1 軸承示意圖

1.3 塑性變形失效

外力和溫度帶來的雙重影響對軸承的表面產(chǎn)生了制約，導(dǎo)致其局部出現(xiàn)了變形問題或者是發(fā)生了流動性的塑性變形，這種問題在嚴(yán)重時，可以造成軸承完全失去自己的效用，相關(guān)工作人員又將這種失效問題稱作塑性變形失效。

1.4 斷裂失效

軸承在運行的過程當(dāng)中，如果承受的外部載荷已經(jīng)超過了自身所能承受的強度，那么在到達(dá)極點之后，就會出現(xiàn)多問題，造成軸承外部載荷不斷增加，主要原因包括：軸承在實際安裝的過程當(dāng)中缺乏合理性與科學(xué)性或者是主機突然出現(xiàn)某些問題。如果是因為軸承自身所存在著縮孔、氣孔等各種問題，而出現(xiàn)的斷裂，被工作人員稱之為了缺陷斷裂失效。但是如果軸承的套圈和滾子進行熱處理、鍛造和研磨，加工過程當(dāng)中出現(xiàn)過熱或者是局部燒傷等各種問題，那么在這樣的情況之下，如果受到外力所帶來的突然影響，那么就會對軸承產(chǎn)生傷害，增加斷裂失效問題發(fā)生的可能。

1.5 游隙變化失效

軸承參與到工作過程當(dāng)去之后，非常容易受到外部環(huán)境所帶來的影響，如果外部環(huán)境產(chǎn)生了某些變化，那么自身的配合間隙就會發(fā)生改變，對其精度造成影響，增加軸承與自己相配合部件發(fā)生咬死問題發(fā)生的可能，所以這種事情問題被稱為了游隙變化失效。

1.6 腐蝕失效

腐蝕失效從它的字面意義上不難理解，就是軸承的金屬表面與四周的介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，之后對軸承自身產(chǎn)生了一定的影響，會出現(xiàn)腐蝕失效原因具有多樣性，例如，腐蝕物質(zhì)被分為了多種類型，即：郵寄酸腐蝕、電介質(zhì)腐蝕、電流腐蝕等等，每一種腐蝕都會對軸承表面造成不同程度的影響，導(dǎo)致腐蝕坑的出現(xiàn)，也會造成軸承表面慢慢的出現(xiàn)老化，發(fā)生脆硬問題。而且腐蝕問題一旦出現(xiàn)，還會造成軸承出現(xiàn)斷裂失效的可能。

2 齒輪失效的主要表現(xiàn)形式以及具體原因

在鋼鐵企業(yè)發(fā)展和運行的過程當(dāng)中，齒輪是非常重要的運動傳遞和動力傳遞零部件，因為齒輪的種類有很多種，所以得到了廣泛的應(yīng)用，即使在不同的環(huán)境當(dāng)中，也可以得到呈現(xiàn)出更好的工作效果，但是工作條件的不同對齒輪所造成的影響也會有很大的差別，故而齒輪的主要失效形式也會有很大的差別。工作人員想要對失效進行分類，還需要按照所需要齒輪的主要特點、失效主要過程以及齒輪運行工作原理作為重點以及基礎(chǔ)，來進行分析和判斷。表1是失效類型。

表1 失效類型

2.1 磨損失效

之所以會導(dǎo)致齒輪輕度磨損問題，主要就是因為當(dāng)齒輪在具體加工的過程當(dāng)中，使用的潤滑劑粘度、齒輪面的具體工作速度、工作載荷與齒輪粗糙度之間不匹配等都會造成磨損問題的出現(xiàn)。當(dāng)齒輪在具體工作環(huán)境處在了邊緣潤滑狀態(tài)當(dāng)中時，雜質(zhì)或者是污染物進入到潤滑系統(tǒng)當(dāng)中去，那么必然會對齒輪產(chǎn)生極大的影響，增加中等磨損問題的出現(xiàn)。如果齒輪的潤滑系統(tǒng)存在著問題，密封裝置不科學(xué)，那么這時候機械系統(tǒng)就會出現(xiàn)震動問題，甚至出現(xiàn)非常嚴(yán)重的沖擊載荷，對齒輪產(chǎn)生嚴(yán)重的過度磨損。齒輪在進行嚙合過程當(dāng)中，齒輪間出現(xiàn)了金屬碎屑或者是其他的異物，也會造成磨粒磨損問題，如果這種問題出現(xiàn)在了齒輪上面，那么磨損問題就會變得非常的嚴(yán)重。在齒輪運行的過程當(dāng)中，外部環(huán)境或者是其他的異常因素也會導(dǎo)致齒輪材料出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，對齒輪造成的腐蝕磨損。

2.2 膠合磨損失效

齒輪在具體工作過程當(dāng)中，會受到一定壓力所帶來的影響，齒輪面會發(fā)生粘著現(xiàn)象，伴隨著嚙合的不斷發(fā)展，齒輪面金屬會慢慢的脫落，之后變成非常嚴(yán)重的膠合磨損問題，出現(xiàn)膠合的最主要原因，就是因為熱化條件和具體的工作情況之間出現(xiàn)不匹配問題或者是齒輪嚙合運動過程當(dāng)中有干涉情況的出現(xiàn)，這時候齒輪就會出現(xiàn)較為輕微的膠合磨損。

2.3 表面疲勞問題

經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，一些齒輪的主要材質(zhì)是鑄鐵，齒輪的表面有時會出現(xiàn)凹凸不平等各種情況，齒輪在嚙合的過程當(dāng)中會造成齒輪出現(xiàn)點蝕情況。齒輪嚙合過程當(dāng)中應(yīng)力在不斷的增加，造成齒輪的潤滑速度方向發(fā)生了變化，無法更加快速的形成潤滑油膜。假如材料自身如果出現(xiàn)了問題，那么再加上齒輪材質(zhì)非常的硬，齒輪面也會產(chǎn)生疲勞裂紋。

2.4 塑性變形

如果齒輪的材料硬度非常的低，在進行嚙合的過程當(dāng)中，所接觸的應(yīng)力較高，再加上潤滑系統(tǒng)等各種問題就會發(fā)生塑性變形。齒輪面出現(xiàn)爬行問題會非常的嚴(yán)重，而且運行的速度也會慢慢的下降，失去穩(wěn)定性的震動也會導(dǎo)致鱗皺的出現(xiàn)。而起脊問題的出現(xiàn)，主要多發(fā)生在重載工況之下的蝸桿齒輪當(dāng)中，就是因為雙曲線齒輪接觸應(yīng)力不斷在增加當(dāng)中，如果這時出現(xiàn)了潤滑不良等問題，緩慢的速度就會增加起脊問題出現(xiàn)的可能。如果齒輪潤滑系統(tǒng)失去了自身的作用，那么齒輪的溫度就會不斷的向上升高，最終造成齒輪出現(xiàn)了熱變形等各種問題。

2.5 折斷失效

經(jīng)過認(rèn)真的分析之后發(fā)現(xiàn)，折斷失效也是非常常見的失效問題之一，齒輪的齒根圓半徑非常的小，再加上齒輪表面非常的粗糙，在這樣的情況之下，如果出現(xiàn)了交變應(yīng)力，這時候齒輪的根部就非常容易受到嚴(yán)重的傷害，特別是在嚙合過程當(dāng)中，一旦有異物出現(xiàn)，就會導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)折斷問題。

3 機械軸承和齒輪是有原因的應(yīng)對方法與措施分析

3.1 提高工作人員的綜合素質(zhì)與工作能力

綜合素質(zhì)高、工作能力強的工作人員參與到工作過程當(dāng)中去之后，才能夠體現(xiàn)出更好的工作效果。當(dāng)鋼鐵企業(yè)在實際發(fā)展的過程當(dāng)中，需要各種專業(yè)的人才提供幫助與支持，只有這樣，才能夠有效避免和防止機械軸承和齒輪發(fā)生失效問題，對具體的生產(chǎn)產(chǎn)生影響，所以在工作之余，企業(yè)需要應(yīng)用科學(xué)的方法，對工作人員進行培訓(xùn)，并在培訓(xùn)的過程當(dāng)中將理論與實際相結(jié)合，以此來加深工作人員對培訓(xùn)內(nèi)容的理解和記憶，樹立正確的使用和維護機械設(shè)備的意識。

通過認(rèn)真的學(xué)習(xí)，全面、正確掌握機械軸承和齒輪的使用方法，有效延長機械設(shè)備的使用時間。不僅如此，企業(yè)當(dāng)中的管理工作人員還要發(fā)揮出自己的作用和力量，應(yīng)用主動、積極的態(tài)度去進行組織培訓(xùn)，并且將最全面、最正確的保養(yǎng)機械齒輪和軸承的知識傳授給每一位工作人員，只有這樣，才能夠降低和減少故障發(fā)生的可能和概率，并且?guī)椭撹F企業(yè)在發(fā)展過程當(dāng)中獲得更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.2 切實做好設(shè)計工作

在進行齒輪和軸承設(shè)計過程當(dāng)中，首先需要對機械運行過程當(dāng)中極有可能會遇到的問題進行認(rèn)真的分析，之后還需對機械工作的主要特點、環(huán)境、工作負(fù)荷進行全面的考慮，在環(huán)境特別惡劣的情況之下，機械設(shè)備的潤滑條件是自然不會很好，甚至有些企業(yè)機械設(shè)備是在堿性的環(huán)境當(dāng)中進行工作的，這時候工作人員需要將所有的內(nèi)容全部都加入到考慮的范圍之中去，最后切實做好相關(guān)的計算工作，保證應(yīng)用最正確的材料來展開制造。

3.3 嚴(yán)格的制造工作

制造工作人員同樣需要將自己的作用全部發(fā)揮出來，當(dāng)參與到此項工作過程當(dāng)中之后， 需嚴(yán)格按照圖紙當(dāng)中內(nèi)容以及要求來進行相關(guān)的工作，本著認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度制造每一個機械零件，之后還要進行精度加工，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，最終由專業(yè)質(zhì)檢人員進行檢查，避免誤差的出現(xiàn)。

3.4 重視維護與保養(yǎng)工作

之所以許多機械設(shè)備在使用過程當(dāng)中出現(xiàn)問題，有很大一部分原因就是沒有做好維修與保養(yǎng)工作所導(dǎo)致的，因為鋼鐵企業(yè)工作環(huán)境復(fù)雜，給與維護工作帶來了許多困難，所以想要保證機械設(shè)備有序運行，需要認(rèn)真到維修與保養(yǎng)工作的重要性，在日常的工作當(dāng)中，以定期的方法，展開機械維修與保養(yǎng)，對出現(xiàn)的問題展開深入分析，最終制定出完善的解決方案。

4 結(jié)語

簡而言之，在新時代的大背景之下，促進和帶動著鋼鐵企業(yè)獲得了長足的發(fā)展，經(jīng)過了解之后發(fā)現(xiàn)，造成機械軸承和齒輪失效的原因具有多樣性，同時，機械軸承和齒輪一旦出現(xiàn)了失效問題，必然會對機械的正常運行產(chǎn)生不同程度的影響，所以工作人員需對此問題需要加強關(guān)注與重視，在日常的工作當(dāng)中，通過不斷進行經(jīng)驗的總結(jié)以及認(rèn)真的學(xué)習(xí)，大幅度提高自己的綜合素養(yǎng)與工作能力，明確軸承和齒輪失效問題對企業(yè)自身所造成的影響，再充分了解失效的主要原因，最終制定出完善的方法，將問題妥善的解決，幫助機械更加穩(wěn)定的運行，讓鋼鐵企業(yè)在競爭如此激烈的大潮當(dāng)中獲得更好、更長足的發(fā)展。