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与厂家一起学习圆柱齿轮减速机齿轮典型失效特性分析

2020-11-05 00:00:00

根据造纸厂外圆齿轮减速器的失效统计,齿轮损坏是外圆齿轮减速器失效的比例,达到60%;其次是轴承损坏,19%。因此,减少齿轮损坏可以达到减少圆柱齿轮减速器失效,延长减速器寿命的目的。

在齿轮运行过程中,由于制造、操作、安装或维护不善,可能会发生各种形式的故障。由于齿轮材料、热处理和运行条件等因素的不同,失效模式也不同。主要原因是齿面受到交变载荷的作用,导致齿面出现断齿、点蚀、剥落、粘接和磨损等失效模式。根据对造纸车间压辊和烘干机传动的圆柱齿轮减速器的取样分析,减速器齿轮各故障的比例为:断齿占41%,麻点占31%,划伤占10%,磨损占10%。其他的占8%。

1.断齿

齿断是齿轮最常见的故障。断齿一般发生在齿根处,因为齿根处的弯曲应力大,是应力集中的来源。常见的断齿个案有三种:

(1)疲劳断齿。由于齿根在载荷作用下产生的弯曲应力是一种周期性的脉动交变应力,在齿根圆角、加工刀具痕迹、材料缺陷等应力集中源的共同作用下,会产生疲劳裂纹。裂纹逐渐扩展和扩展,最终导致疲劳和断齿。

(2)过载断齿。用于造纸厂压辊、烘干机传动的圆柱齿轮减速器,其齿轮多由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成。由于严重的过载或冲击载荷作用,导致齿根危险部位的应力超过了突然发生齿断裂的限值。

(3)部分断齿。当齿面加工精度低或齿轮安装质量差时,沿齿面接触线会出现一端接触、另一端不接触的偏心载荷现象。偏心载荷显著增加了部分接触齿轮齿根处的应力。如果超过了限值,就会发生部分断齿,而部分断齿总是发生在齿轮的齿端。

2.齿面点蚀

齿面点蚀也是圆柱齿轮减速器齿轮的常见损伤形式之一。它通常出现在接近螺距线的齿根表面。其原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。当齿面脉动循环接触应力超过材料的限应力时,齿面就会出现疲劳裂纹。啮合时裂纹闭合,促进了裂纹间隙内油压的增大,加速了裂纹的扩展。这个循环所产生的变化最终会将齿表面的金属剥落成小块,形成小坑,即齿表面的小坑。

通常有两种类型的点状腐蚀:①初始点蚀(也称为收敛点蚀)。通常只发生在齿柔软的表面(HB < 350)。点蚀出现后,不再继续发展,甚至消失。原因是微突起逐渐变平,增大了接触面积,降低了接触应力。②广泛的点蚀。发生在坚硬的齿表面(hb> 350)。在发生点蚀后,由于齿表面是脆的,所以点蚀的边缘不会变平,而是会继续裂纹,直到齿表面完全损坏。

3.磨损

金属颗粒、粉尘、砂粒进入齿轮工作表面,造成齿面磨损。齿表面不平整、润滑不良等也是造成齿表面磨损的原因;此外,联轴器偏置、联轴器磨损和扭振共振会导致大扭矩在齿轮啮合点的变化,或增加冲击。将加速磨损。

齿轮磨损后,齿厚变薄,齿廓变形,齿隙变大,造成齿轮动载荷增大,不仅增加振动和噪声,还可能造成齿断。

4.齿表面胶合

齿面胶合(划痕)是由于啮合齿面在相对滑动过程中油膜破裂,齿面直接接触造成的。在摩擦和压力的作用下,接触区域产生瞬时高温,金属表面局部焊接、粘连、剥落而损坏。

齿面胶合通常发生在润滑油粘度太低,操作温度太高,齿表面单位面积上的负载太大,相对滑动速度过高,接触面积太小,速度太低(石油不能起床)。齿面粘接后,齿面磨损加速,齿轮传动容易迅速失效。

5.轴承失效和联轴器对中

联轴器对中和轴承失效也是齿轮损坏的重要原因。当变速箱轴承[2]失效时,经常会有规律性的冲击。当动能较大且联轴器对中不良时,轴承会发生严重故障,加速齿轮的损坏,使齿轮提前失效。

圆柱齿轮减速机齿轮典型失效特性分析

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