齿轮故障的基本形式与特征

齿轮是机械装置中最常见的传动方式。齿轮常在高速、重载等恶劣环境条件下工作,使其发生故障的因素愈来愈多,而齿轮异常又是诱发机器故障的重要因素。因此,齿轮的故障诊断非常重要。本文我们来了解下齿轮异常的基本形式有哪些。

齿轮由于制造、操作、维护以及齿轮材料热处理、运行状态等因素不同,产生异常的形式也不同,常见的齿轮异常有以下4种形式。

(1)齿面磨损。齿面磨损是由于油质不清洁、润滑油不足或污物进入齿轮工作表面等原因引起,使齿廓显著改变,侧隙加大,以至于齿厚过度减薄导致断齿。

(2)齿面划痕胶合。齿面工作时温度很高,如润滑条件不好,齿面间的油膜破裂,一个齿面的金属会熔触黏着在与之啮合的另一个齿面上,在齿面上形成垂直于节线的划痕胶合。新齿轮未经跑合时,也常在某一局部产生这种现象,使齿轮擦伤。

(3)齿面点蚀和剥落。齿轮在实际啮合过程中,既有相对滚动,又有相对滑动,而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反,从而产生脉动载荷。这种力的作用使齿轮表面层产生脉动循环的应力,当该应力超过齿轮材料的疲劳极限时,接触表面将产生疲劳裂纹,继而裂纹扩展,最终使齿面剥落小块金属,在齿面上形成小坑,称其为点蚀。当“点蚀”扩大连成一片时,形成齿面上金属块剥落。此外,材质不均或局部擦伤,也易在某一齿上首先出现接触疲劳,产生剥落。

(4)弯曲疲劳与断齿。在运行过程中承受载荷的轮齿,如同悬臂梁,其根部受到脉动循环的弯曲应力作用最大,当这种周期性应力超过齿轮材料的弯曲疲劳极限时,会在根部产生裂纹,并逐步扩展,当裂纹扩展后剩余部分无法承受外载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、装配不良以及材质不均也都可能引起断齿。

以上形式的故障中,断齿和点蚀是齿轮的主要故障模式。去轮异常可分为局部的和分布的。前者集中于某个或几个齿上,后者分布在各轮齿上。

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