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      與廠家一起學習圓柱齒輪減速機齒輪典型失效特性分析

      2020-11-05 00:00:00

      根據造紙廠外圓齒輪減速器的失效統計,齒輪損壞是外圓齒輪減速器失效的比例,達到60%;其次是軸承損壞,19%。因此,減少齒輪損壞可以達到減少圓柱齒輪減速器失效,延長減速器壽命的目的。

      在齒輪運行過程中,由于制造、操作、安裝或維護不善,可能會發生各種形式的故障。由于齒輪材料、熱處理和運行條件等因素的不同,失效模式也不同。主要原因是齒面受到交變載荷的作用,導致齒面出現斷齒、點蝕、剝落、粘接和磨損等失效模式。根據對造紙車間壓輥和烘干機傳動的圓柱齒輪減速器的取樣分析,減速器齒輪各故障的比例為:斷齒占41%,麻點占31%,劃傷占10%,磨損占10%。其他的占8%。

      1.斷齒

      齒斷是齒輪最常見的故障。斷齒一般發生在齒根處,因為齒根處的彎曲應力大,是應力集中的來源。常見的斷齒個案有三種:

      (1)疲勞斷齒。由于齒根在載荷作用下產生的彎曲應力是一種周期性的脈動交變應力,在齒根圓角、加工刀具痕跡、材料缺陷等應力集中源的共同作用下,會產生疲勞裂紋。裂紋逐漸擴展和擴展,最終導致疲勞和斷齒。

      (2)過載斷齒。用于造紙廠壓輥、烘干機傳動的圓柱齒輪減速器,其齒輪多由鑄鐵或高硬度合金鋼等脆性材料制成。由于嚴重的過載或沖擊載荷作用,導致齒根危險部位的應力超過了突然發生齒斷裂的限值。

      (3)部分斷齒。當齒面加工精度低或齒輪安裝質量差時,沿齒面接觸線會出現一端接觸、另一端不接觸的偏心載荷現象。偏心載荷顯著增加了部分接觸齒輪齒根處的應力。如果超過了限值,就會發生部分斷齒,而部分斷齒總是發生在齒輪的齒端。

      2.齒面點蝕

      齒面點蝕也是圓柱齒輪減速器齒輪的常見損傷形式之一。它通常出現在接近螺距線的齒根表面。其原因是齒面脈動循環接觸應力超過了材料的極限應力。當齒面脈動循環接觸應力超過材料的限應力時,齒面就會出現疲勞裂紋。嚙合時裂紋閉合,促進了裂紋間隙內油壓的增大,加速了裂紋的擴展。這個循環所產生的變化最終會將齒表面的金屬剝落成小塊,形成小坑,即齒表面的小坑。

      通常有兩種類型的點狀腐蝕:①初始點蝕(也稱為收斂點蝕)。通常只發生在齒柔軟的表面(HB < 350)。點蝕出現后,不再繼續發展,甚至消失。原因是微突起逐漸變平,增大了接觸面積,降低了接觸應力。②廣泛的點蝕。發生在堅硬的齒表面(hb> 350)。在發生點蝕后,由于齒表面是脆的,所以點蝕的邊緣不會變平,而是會繼續裂紋,直到齒表面完全損壞。

      3.磨損

      金屬顆粒、粉塵、砂粒進入齒輪工作表面,造成齒面磨損。齒表面不平整、潤滑不良等也是造成齒表面磨損的原因;此外,聯軸器偏置、聯軸器磨損和扭振共振會導致大扭矩在齒輪嚙合點的變化,或增加沖擊。將加速磨損。

      齒輪磨損后,齒厚變薄,齒廓變形,齒隙變大,造成齒輪動載荷增大,不僅增加振動和噪聲,還可能造成齒斷。

      4.齒表面膠合

      齒面膠合(劃痕)是由于嚙合齒面在相對滑動過程中油膜破裂,齒面直接接觸造成的。在摩擦和壓力的作用下,接觸區域產生瞬時高溫,金屬表面局部焊接、粘連、剝落而損壞。

      齒面膠合通常發生在潤滑油粘度太低,操作溫度太高,齒表面單位面積上的負載太大,相對滑動速度過高,接觸面積太小,速度太低(石油不能起床)。齒面粘接后,齒面磨損加速,齒輪傳動容易迅速失效。

      5.軸承失效和聯軸器對中

      聯軸器對中和軸承失效也是齒輪損壞的重要原因。當變速箱軸承[2]失效時,經常會有規律性的沖擊。當動能較大且聯軸器對中不良時,軸承會發生嚴重故障,加速齒輪的損壞,使齒輪提前失效。

      圓柱齒輪減速機齒輪典型失效特性分析

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