試論減速機齒輪傳動失效分析

肖婷方(遼陽石化芳烴廠公用車間，遼寧沈陽111003)

試論減速機齒輪傳動失效分析

肖婷方(遼陽石化芳烴廠公用車間，遼寧沈陽111003)

隨著社會工業化程度的加深，齒輪在傳動件中的應用越來越多，作為傳動件中的重要組成工具，對其選擇與應用需要慎重思考，對于齒輪的類型進行研究，掌握選擇原則，以便適應較為復雜的工況條件，保證齒輪傳動的有效性。本文主要對減速機的齒輪傳動的失效情況進行研究，給出保持減速機齒輪傳動有效性的建議。

減速機；齒輪傳動；失效

齒輪在機械工程中占據著重要的位置，往往處在機械設施中的關鍵部位，所以，齒輪的磨損失效會給工程帶來很大的損失，也是人們關注的重點問題，由于輪體失效的情況極為少見，齒輪失效往往是由于輪齒失效引起的。想要對齒輪失效的原因進行充分的把握應該先了解齒輪的傳動類型和特點。

1 減速機的類型和齒輪的相關介紹

1.1 減速機的類型研究

減速機包括蝸輪蝸桿減速機、諧波減速機以及行星減速機。其中蝸輪蝸桿減速機具有反向自鎖的功能，減速比較大，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上，這種類型的減速機的傳動效率差、精度也不高。諧波減速機主要是借助柔性元件可控的彈性變形來傳遞動力，其精度較高，但是柔輪的壽命短，承受沖擊力的能力差，傳輸速率也不高。行星減速機結構緊湊，回程間隙小，精度也較高，其使用壽命也很長，額定輸出扭矩也可以很大，但是這種減速機的造價太高，成本高。

1.2 齒輪的相關知識

齒輪的精度一般考慮經濟因素，但是齒輪的精度等級對于噪聲的產生以及側隙有很大的影響，高精度的齒輪產生的噪聲更小。對于齒輪寬度來說，增加齒輪寬度可以減少恒定扭矩下的單位負荷，扭矩恒定時，小齒輪比大齒輪的噪聲更大，增加齒輪寬度也可以加大齒輪的承載力。小齒距可以保證盡可能多的輪齒同時接觸，可以降低傳動噪音，提高傳動精度，壓力角較小可以使得齒輪運轉的噪音減小、精度變大。在進行齒輪的設計和制造時，應該對齒輪誤差進行重視，包括齒距誤差、齒向誤差等，這些誤差的消除可以提高齒輪的精度，保證減速機運轉的效率。裝配不同心時會導致軸系運轉不平衡，高精度齒輪如果出現不平衡現象那么對齒輪運轉的精度有很大的影響。對于減速機的有效性也會造成破壞。齒面硬度也是影響減速機齒輪運轉有效性的重要因素，齒面硬度低會使得減速機的齒輪運轉失效。

2 齒輪失效的形式及解決措施

2.1 齒輪斷齒造成失效

齒輪斷齒造成的失效是整個機械工程中最為嚴重的情況，主要包括過載折斷、疲勞折斷隨機折斷等，對于過載折斷來說，是指齒輪受到一次或者多次嚴重過載時發生的斷齒，這種情況下，齒輪的斷口一般位于齒輪根部，斷口一般很平直且粗糙。疲勞折斷是指齒輪在長時間高循環狀態下使得齒根部位產生疲勞裂紋，出現折斷，斷口可以劃分為疲勞斷口面和最終斷口面，疲勞斷口區域內看不到塑性變形，疲勞折斷可能發生在齒輪的端部。隨機折斷一般也發生在齒輪根部，但是特殊情況也會出現在其他部位。對于防范齒輪折斷的措施有很多，可以增大齒根圓角半徑，消除這一部位的加工刀痕以便減少齒根的應力集中，還可以增大軸及支撐物的剛度，以便減輕局部的受力程度，還可以對輪齒進行噴丸、碾壓等冷作處理以便提高齒面。

2.2 齒面磨損無法傳動

在減速機齒輪傳動過程中，對于齒面的磨損是不可避免的，齒面磨損還包括粘著磨損、磨粒磨損、擦傷、腐蝕磨損和燒傷。對于粘著磨損來說主要是指潤滑，如果潤滑油層完整且厚度相當厚那么金屬之間的接觸就會減小，也就不會發生磨損。如果油膜溫度和壓力相同，那么油的粘度越高，磨損越小，在低速、重載、極端溫度等情況下，油膜可能會發生破壞情況，這種情況下，磨損發生在除了節圓的大部分輪齒面上。可以通過提高齒面硬度、降低齒面粗糙度，增加油的粘度來改善這種磨損。磨粒磨損和擦傷主要是指潤滑劑不干凈存在雜質或者是指在運行過程中金屬之間的接觸產生磨屑，導致減速機的齒輪發生磨損，使得傳動工作失效。如果齒輪的對中好，擦傷不是由于池面上鼓勵的微凸體造成的，那么整個齒輪的磨損會擴展到大部分區域。腐蝕磨損是指潤滑劑中的一些物質與齒面的金屬發生化學反應，造成金屬腐蝕。

2.3 齒面點蝕與齒面膠合

齒輪在傳動過程中，接觸面上各點的接觸應力呈現脈動循環變化，經過一段時間就會由于接觸面上的金屬疲勞產生裂紋，裂紋發生擴展就會使得金屬剝落，形成點蝕。這種情況的防止可以通過提高齒面硬度，降低表面粗糙度等措施實現。齒輪在高速、大載荷或者是潤滑失效的情況下，會使得齒面形成局部高溫，接觸面會出現膠連的現象，這種情況稱為膠合，為了防止膠合應該提高齒面硬度和光潔度，對于不同型號的齒輪采取不同的鋼種，正確選用潤滑油是減輕齒輪失效的重要措施。

2.4 齒面塑性變形引起的失效

塑性變形主要包括碾壓、錘擊變形引起的起波紋和脊狀延伸，主要是由于齒輪材料較軟，使得沿摩擦方向出現金屬流動，齒輪工作環境中的溫度、濕度變化也會造成齒面的塑性變形，可以選用粘度較高的潤滑油來防止塑性變形也可以提高齒面硬度。

3 結語

通過對齒輪的綜合性了解和探究，對于齒輪傳動工作有了更加深入的掌握，在進行齒輪傳動失效的研究時，應該對其原因進行深入研究，找到減速機齒輪傳動失效的真正的原因才能進行相應的問題解決，保證機械運轉過程中的有效性，提高運轉效率，促進工作的開展。

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