齒輪故障的基本形式與特征

齒輪是機械裝置中最常見的傳動方式。齒輪常在高速、重載等惡劣環(huán)境條件下工作,使其發(fā)生故障的因素愈來愈多,而齒輪異常又是誘發(fā)機器故障的重要因素。因此,齒輪的故障診斷非常重要。本文我們來了解下齒輪異常的基本形式有哪些。

齒輪由于制造、操作、維護(hù)以及齒輪材料熱處理、運行狀態(tài)等因素不同,產(chǎn)生異常的形式也不同,常見的齒輪異常有以下4種形式。

(1)齒面磨損。齒面磨損是由于油質(zhì)不清潔、潤滑油不足或污物進(jìn)入齒輪工作表面等原因引起,使齒廓顯著改變,側(cè)隙加大,以至于齒厚過度減薄導(dǎo)致斷齒。

(2)齒面劃痕膠合。齒面工作時溫度很高,如潤滑條件不好,齒面間的油膜破裂,一個齒面的金屬會熔觸黏著在與之嚙合的另一個齒面上,在齒面上形成垂直于節(jié)線的劃痕膠合。新齒輪未經(jīng)跑合時,也常在某一局部產(chǎn)生這種現(xiàn)象,使齒輪擦傷。

(3)齒面點蝕和剝落。齒輪在實際嚙合過程中,既有相對滾動,又有相對滑動,而且相對滑動的摩擦力在節(jié)點兩側(cè)的方向相反,從而產(chǎn)生脈動載荷。這種力的作用使齒輪表面層產(chǎn)生脈動循環(huán)的應(yīng)力,當(dāng)該應(yīng)力超過齒輪材料的疲勞極限時,接觸表面將產(chǎn)生疲勞裂紋,繼而裂紋擴(kuò)展,最終使齒面剝落小塊金屬,在齒面上形成小坑,稱其為點蝕。當(dāng)“點蝕”擴(kuò)大連成一片時,形成齒面上金屬塊剝落。此外,材質(zhì)不均或局部擦傷,也易在某一齒上首先出現(xiàn)接觸疲勞,產(chǎn)生剝落。

(4)彎曲疲勞與斷齒。在運行過程中承受載荷的輪齒,如同懸臂梁,其根部受到脈動循環(huán)的彎曲應(yīng)力作用最大,當(dāng)這種周期性應(yīng)力超過齒輪材料的彎曲疲勞極限時,會在根部產(chǎn)生裂紋,并逐步擴(kuò)展,當(dāng)裂紋擴(kuò)展后剩余部分無法承受外載荷時就會發(fā)生斷齒現(xiàn)象。齒輪由于工作中嚴(yán)重的沖擊、裝配不良以及材質(zhì)不均也都可能引起斷齒。

以上形式的故障中,斷齒和點蝕是齒輪的主要故障模式。去輪異常可分為局部的和分布的。前者集中于某個或幾個齒上,后者分布在各輪齒上。

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