1、通信地址：安徽省淮北市濉溪縣劉橋鎮(zhèn)安徽恒源煤電股份有限公司掘進(jìn)區(qū) 楊文輝 收 郵編大型齒輪的失效和維護(hù)崔 雷（安徽恒源煤電股份有限公司，安徽，淮北，）摘要：大型齒輪是大型設(shè)備傳動裝置的主要傳動部件，其造價高，對設(shè)備精度的影響大，那么對傳動裝置的適當(dāng)加載、適當(dāng)潤滑和定期檢查，并做好維護(hù)與保養(yǎng)就可使其壽命特別長，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全的目的。關(guān)鍵詞：大型齒輪，失效，磨損，維護(hù)0 概述：大型齒輪減速器一般都有嚴(yán)格的潤滑方式（如：采用噴淋潤滑到嚙合區(qū)）。絕大多數(shù)為閉式傳動，隨著長期運轉(zhuǎn)，大多數(shù)金屬齒輪因工作表面的過度損傷而影響傳動精度，又因輪齒斷裂而報廢。所以及早識別可能出現(xiàn)的故障，可以在損傷蔓延以前就提

2、出某種排除故障的辦法。大型齒輪又多以過度損傷為主要失效形式，按破壞方式可分為：過載失效和過度磨損。1過載失效因輪齒接觸表面應(yīng)力過大造成的破壞，在低速重載傳動中，碎硬和未碎硬的兩種大型齒輪。一般以斜齒或人字齒為多，因安裝和制造誤差引起的嚙合區(qū)局部接觸應(yīng)力過大是過載失效的主要原因。1.1接觸疲勞磨損因接觸應(yīng)力的反復(fù)作用，首先在嚙合區(qū)深度0.1 mm0.2mm表層內(nèi)產(chǎn)生疲勞裂紋，然后裂紋沿著與表面成銳角的方向發(fā)展，最后以甲殼狀小片剝落形成點蝕。點蝕形成后，零件的有效接觸面積減少，傳遞載荷能力降低，此外由于表面平滑性破壞，工作時將引起振動和噪聲，這是非常有害的。試驗表明：改善金屬的表面狀態(tài)和潤滑油的粘

3、度均可提高表面接觸強度。距離表面0.786b處（b平面接觸區(qū)半長度）切應(yīng)力最大，該處塑性變形最劇烈，在高速重載周期性載荷和不當(dāng)?shù)臎_擊載荷下反復(fù)使變形區(qū)弱化，形成深度達(dá)0.2 mm0.4 mm剝落層。從接觸強度公式：Hmax=4Q/2ab可以看出減小過載力Q，增大接觸面積，可以減小接觸應(yīng)力。Q：接觸區(qū)壓力a：接觸面半寬度b：接觸面半長度，從接觸強度公式可以看出減小過載力，增大接觸面積，可以減小接觸應(yīng)力，接觸區(qū)壓力接觸面半寬度接觸面半長度。1.2粘著磨損由磨擦數(shù)學(xué)公式：V=CLX/P，V：磨損量L：負(fù)荷X：滑動距離P：表面硬度C：常數(shù)（和材料表面狀態(tài)有關(guān)）表明表面硬度越高，負(fù)荷越小粘著能力就越強。

4、在高速重載齒輪轉(zhuǎn)動中，如果因散熱不好，使?jié)櫥蜏厣仙?，油粘度迅速下降（?20號中負(fù)荷工業(yè)齒輪油化驗結(jié)果為例：在溫度為52時粘度下降為110115之間，58時粘度下降為8085之間）。油膜變薄，強度下降，油膜遭到嚴(yán)重破壞，金屬與金屬局部直接接觸，熔焊在一起的小顆粒從輪齒表面撕裂，使金屬快速落下來。又因靠近節(jié)線的齒頂面上相對速度較大，所以膠合首先發(fā)生在該處齒面上，其特點是沿滑動的方向上有撕裂、皺紋和拉溝的外表，這是重載齒輪應(yīng)當(dāng)注意的主要方面。另一方面，因油膜破壞金屬與金屬直接摩擦的結(jié)果將產(chǎn)生出更多的熱量，加速油溫的升高，伴隨而來的是過度磨損或膠合。油溫的升高還會使?jié)櫥椭械臉O壓成份（包括硫化物）

5、可能會分解、氧化或變質(zhì)。降低抗膠合能力。摩擦表面的工作溫度對邊界膜性能影響很大圖，當(dāng)達(dá)到第一臨界溫度時，吸附膜發(fā)生軟化、失向和脫落，從而使?jié)櫥妥饔媒档停p率和摩擦系數(shù)訊速增加，當(dāng)達(dá)到第二臨界溫度時，潤滑油完全分解，摩擦副將發(fā)生嚴(yán)重粘著甚至咬死。因摩擦熱與PV（P-壓強，V-相對速度）值成正比，故限制PV值是控制摩擦表面工作溫度的主要措施。合理選擇摩擦副材料和潤滑劑，提高表面光潔度，在潤滑油中加入油性添加劑和極壓添加劑都能提高邊界膜強度。極壓添加劑（含硫、磷、氧）膜熔點高，高溫強度大，所以，低溫靠油性（減膜性好），高溫靠化學(xué)反應(yīng)膜。維護(hù)方法：使過載失效消除的唯一方法是使單位載荷減小到齒輪的額

6、定承載能力范圍內(nèi)。1）保證過載原件處于良好狀態(tài)，適宜的油量及良好的循環(huán)系統(tǒng)。2）使用切實可行的抗膠合潤滑油壓添加劑。3）及時對齒輪表面進(jìn)行維修處理。包括對輪齒拋光和對損傷部位進(jìn)行硬化，以提高其接觸疲勞極限及抗膠合能力，減小摩擦系數(shù)等。4）嚴(yán)格控制油溫，一旦接近溫度上限立即停車及時降低溫度；分夏季與冬季用油粘度；對溫度調(diào)節(jié)器（如熱交換器等）及時檢查保證其處于良好狀態(tài)；采用外用風(fēng)扇加快箱體表面散熱。5）及時檢查（油質(zhì)、油品、齒輪箱）并做好記錄，為日常維護(hù)提供真實數(shù)據(jù)。6）消除裝置中偏斜等安裝誤差，提高裝置精度，包括對軸承，定位件的檢查與更換，改善接觸狀況，降低接觸應(yīng)力。2過度磨損2.1磨料磨損在循

7、環(huán)油中，雜質(zhì)的存在會導(dǎo)致嚙合材料被硬雜質(zhì)切削或摩擦脫落。為保證摩擦表面有一定使用壽命，嚙合金屬材料的硬度，至少要比磨料硬度大30 %以上。1）磨料尺寸對磨擦表面磨損的影響。由試驗得知磨擦表面的磨損量隨磨料尺寸的增大而按比例增加，但達(dá)到一定尺寸后（稱臨界尺寸70m80m），磨損量基本保持不變，因為磨料本身的缺陷和裂紋隨尺寸增加而增多，導(dǎo)致磨料抗拉強度降低，易破損。因此磨料尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制在最小范圍內(nèi)（小于等于30m40m）。2）磨擦副材料表面硬度越高，越耐磨，因為硬度反映了被磨損表面抵抗磨壓力的能力，但斷裂力度反映了材料對裂紋的產(chǎn)生和擴散的敏感特性，對材料的磨損特性也有重要影響。維護(hù)方法，使用清潔

8、潤滑油是解決磨料磨損的有效方法，提高磨擦副表面硬度（在已經(jīng)運轉(zhuǎn)的齒輪副不大可能）。因此：對更換的新潤滑油應(yīng)及時過濾，保證其最大顆粒應(yīng)小于等于10m30m。對潤滑油循環(huán)系統(tǒng)中的過濾器應(yīng)保證其過濾精度高于10m。對潤滑系統(tǒng)增設(shè)磁性過濾器。防止大氣中的粉塵對油的污染。2.2腐蝕性磨損由潤滑油中的酸、水或雜質(zhì)的化學(xué)作用而引起的表面損傷。a.因冷凝、濕度過大等原因而引起生銹，也會產(chǎn)生表面精度下降，造成腐蝕磨損。B.重載下極壓油因高溫分解，并與金屬反應(yīng)活潑，也會使齒廓表面產(chǎn)生腐蝕磨損。維護(hù)方法：保證油液的清潔和純度。防止雜質(zhì)和水份進(jìn)入齒輪箱內(nèi)。定期對油品進(jìn)行化驗。2.3燒傷齒輪運轉(zhuǎn)中因缺油而形成干磨擦，可帶來高溫使齒輪表面燒傷。因安裝而造成中心距過小，齒輪齒側(cè)間隙過小，接觸面造成過盈而形成高溫引起發(fā)熱。在雙重因素影響下再加上過載、超速，則均可造成非正常燒傷。維護(hù)方法：應(yīng)及時消除安裝誤差。增設(shè)缺油報警裝置，限制超速運轉(zhuǎn)，杜絕非正常運轉(zhuǎn)的發(fā)生。運用材料力學(xué)和磨擦學(xué)理論對大型齒輪的失效形式即過載失效和過度磨損進(jìn)行分析，得出了失效產(chǎn)生的原因：表面接觸應(yīng)力過大、齒面硬度低、油溫過