浅谈机械传动齿轮失效的诊断与检修

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1、浅谈机械传动齿轮失效的诊断与检修摘要：在机械传动过程屮，齿轮传动是一种非常重要的方式。目前已经应用于儿乎所有的机械行业，在国民经济的发展中起着重耍的作用，大大提高了机械制造生产的效率。经过多年的发展，我们发现齿轮传动过程中存在着一些问题，这些问题会导致齿轮传统的作用完全失效或是部分失效。在齿轮的诊断过程中与检修过程中都存在着一定的难度。本文试图从齿轮的失效模式入手，对机械传动齿轮的失效诊断与检修进行初步分析。关键词：机械传动；齿轮；失效；诊断；检修中图分类号：F416.4文献标识码：A文章编号：引言机械传动齿轮具有效率

2、高、结构紧凑、工作寿命长以及传动比稳定的优势，在机械传动形式中受到广泛欢迎。机械传动齿轮的失效模式主要有轮齿折断、齿面胶合、齿面点蚀以及塑性变形等情况，轮齿的啮合不合理时，就极容易造成齿轮结构的超负荷运转或冲击负荷的出现，相对较软的轮齿就会出现蜩性变形，甚至会出现飞边、轮齿变圆等问题。齿轮失去正常齿形后，啮合将会受到更严重的影响，人人降低了机械传动的效率与作用。但它在诊断过程中需要的技术要求也较高，只有准确判断，才能准确定位问题，并进行改造或检修。[1]几种常见的齿轮失效模式2.1齿面接触疲劳点蚀齿轮在相对运动过程屮，

3、存在着相对滚动与相对滑动同时进行的情况，相对滑动容易产生脉动载荷，这主要是因为它在轮齿接触点两侧有反向摩擦力。它们将会使齿轮的表现深处产生不断循环的切应力，当其数值超过齿轮材料的疲劳极极值时，就会产生疲劳裂纹。润滑油会在运动的过程中渗入到这些裂纹中，半温度升高时，它将会进一步增大裂纹的宽度，从而加剧裂纹的出现。最终剥落一小片金属，形成一个个的小坑，这些小坑就是所谓的点蚀2.2齿面磨损在轮齿齿面的接触过程中，当润滑油不足、油质不清洁现象出现时，会造成齿面磨粒磨损，这种磨损作用将会使齿廓改变，侧隙空间加大，齿轮厚度降低，非

4、常容易导致断齿。图一齿面接触疲劳点蚀图二齿面磨损2.3齿面胶合在机械传动齿轮结构中，当负荷过大时，会导致温度急剧升高，齿面之间的油膜将会在高温作用下慢慢消失，齿面金属材料将会发生融化现象，附着在接触的齿面上。这就是典型的齿面胶合问题。当新齿轮在开始投入过程中，也会出现这一问题，齿面胶合会损坏齿面的结构，造成擦伤后果。[2]2.4塑性变形在齿轮运动过程中，如果外应力过大，轮齿的材料将•会产生齿面或内部结构塑性流动的问题，在外形来看，轮齿就会发生变形。一般在硬度低的齿上更容易出现。一方面需要提高齿面的硬度，另一方面增加润滑

5、剂，也可以冇效避免应力直接作用于齿面上，导致塑性变形的出现。2.5轮齿折断轮齿折断是指的数个或单个齿发生局部或是整体的断裂现象，它可以分为疲劳折断与过载折断两种主要原因形式。齿轮的轮齿弯曲应力超过极限值时，就会发生疲劳折断。当轮齿的材料不合格时，脆性过大，在承载力稍微变大时就会产生轮齿折断的问题。[3]图三轮齿折断齿轮失效的诊断方法齿轮失效的方式有很多种，但它的诊断方法却不是很多。诊断方式的确定将会侧重不同，对原因分析的重点也就不同。一般來讲，齿轮失效模式的诊断方法主要有简易诊断法与精密诊断法。3.1简易诊断法由于齿轮

6、的啮合频率与两个齿轮的齿数、转速均有关系，所以简易诊断可以从这种关系入手进行研究。简易诊断就是通过传感器来对引出端的频率进行检测，比如轴承座盖等位置，同时对噪音频谱进行分析，进而对齿轮进彳亍诊断。简易诊断中，需要对检测的部位进行关注。比如轴承在机壳的内部，在诊断时就可以选择轴承座附近的硕度较好的位置，或者对结构的基础进行测量。在测定时可以对位置进行标记，避免重复，这是为了保持多次测定都有一个不同的结果，从而进行综合分析。如果测量时在钢铁件时，最好是保证表面为光滑状态。重点沿着水平、垂直与轴向三个方面进行测量。[4]需要

7、诊断的齿轮转速可以在100转以上。简易诊断的项日主要包括齿轮的偏心、齿距误差、齿形的误差与齿面磨损以及齿根断裂等。山于齿轮的各类不同，测量方法不局限于一种，而应该通过两种方法协同检测，结果会更加准确。3.2精密诊断法啮合频率在故障诊断中是一个非常重耍的码数，由于齿轮诊断监测的振谱各有口C的特点，所以需要对各类的故障的频域进行精密测量。针对不同的参数测量，会有可能引起相关的问题，关联情况如下：当齿轮蘑损时，啮合频率以及它的谐频分量会处在一个稳定的水平,幅值稍微有一些变化，高次频率分量变化明显；当齿廓变形或者在齿轮轮齿结构

8、有裂纹时，啮合频率幅值变大，谐频分量也随之增大；当齿轮出现断齿的时候，相当于齿数发生变化，将会对啮合频率以及固有频率产生影响；当齿轮有制造偏差时，会出现一个特定的转频谐波；当齿圈发生心偏时，振幅增大，随Z固有频率与啮合频率也会出现高频信号；当齿轮角速度发生变化时，会出现调频现象。除了这些理论上的依据，还要根据客观存在的实际情况进行