機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的診斷

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1、機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的診斷機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的診斷摘要：齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)中廣泛采用的主要運(yùn)動(dòng)形式之一。做為最常見的機(jī)械傳動(dòng)零件，它優(yōu)點(diǎn)很多應(yīng)用廣泛。但是，齒輪傳動(dòng)也存在其固有的缺點(diǎn)：不能緩和沖擊作用。當(dāng)制造、安裝和使用過程中出現(xiàn)不當(dāng)情況往往會(huì)引起較大的振動(dòng)、噪聲，其至發(fā)生斷裂等失效故障。產(chǎn)生齒輪失效的原因比較復(fù)雜，下面就此進(jìn)行探討。引言：隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，作為機(jī)器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞主耍形式的齒輪傳動(dòng)，其零件已成為機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)，其以耐磨損、耐腐蝕、耐高溫及安全可靠等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。但在應(yīng)用屮也會(huì)出現(xiàn)傳動(dòng)失效的問題，本文對(duì)此加以探討。關(guān)鍵詞：簡易診斷法；精密診斷

2、法;優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號(hào):S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A一、齒輪失效的常見形式1.齒面疲勞點(diǎn)蝕齒輪輪齒在交變應(yīng)力的作用下，當(dāng)循環(huán)次數(shù)超過某一極限時(shí)，工作齒面便會(huì)產(chǎn)生微小的疲勞裂紋。如果裂縫內(nèi)滲入了潤滑油，在另一齒輪的擠壓下，封閉在裂縫內(nèi)的油壓會(huì)急劇升高，加速裂紋的擴(kuò)展，最終導(dǎo)致表面層上小塊金屬的剝落，形成小坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞點(diǎn)蝕。2?齒面磨損磨損是輪齒在嚙合傳動(dòng)過程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現(xiàn)象。主要發(fā)生在開式傳動(dòng)屮的輪齒齒頂邊緣和齒根過渡曲線部位。在閉式傳動(dòng)中，潤滑油不潔也可能發(fā)生。3?齒面膠合在重載傳動(dòng)中，市于潤滑不當(dāng)或散熱不良等造成兩齒輪工作齒面發(fā)生金屬表而

3、直接接觸并相互粘連，較軟齒面上的金屬被撕下來形成傷痕的現(xiàn)象。4?塑性變形在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料因屈服產(chǎn)生塑性流動(dòng)而形成齒面或齒體的塑性變形。在較大載荷和摩擦力的作用下會(huì)產(chǎn)生。5.輪齒折斷是指輪齒的一個(gè)或多個(gè)齒的整體或其局部的斷裂。通常有疲勞折斷和過載折斷兩種。一般由于在載荷的反復(fù)作用下，齒根彎曲應(yīng)力超過允許限度時(shí)，發(fā)生疲勞折斷；用脆性材料制成的齒輪，因短時(shí)過載、沖擊發(fā)生突然斷裂。二、齒輪失效的診斷方法1.簡易診斷法一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，某一輪齒進(jìn)入嚙合到退出嚙合的吋間，稱為嚙合周期。嚙合周期的倒數(shù)則為嚙合頻率，用ƒm表示，其表達(dá)式為式中Z1??小齒輪

4、齒數(shù);Z2??大齒輪齒數(shù)；nl??小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)；n2??大齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)(r/min)。簡易診斷就是通過傳感器對(duì)運(yùn)動(dòng)齒輪的引出端，如普通減速器的軸承座蓋等監(jiān)測(cè)部位進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè),并對(duì)監(jiān)測(cè)測(cè)得的噪聲譜進(jìn)行技術(shù)分析，從而對(duì)齒輪進(jìn)行診斷。診斷時(shí)，如果軸承座在機(jī)殼內(nèi)部，則可選擇軸承座附近剛度好的部位,或測(cè)量基礎(chǔ)的振動(dòng)。為了保持每次測(cè)定的部位不變，可以在測(cè)定位置作出記號(hào)。如果測(cè)定部位要排在鋼鐵件上，測(cè)定部位的表面應(yīng)是光滑的。同吋，應(yīng)盡可能地沿水平、垂直、軸向三個(gè)方向進(jìn)行測(cè)定。診斷的齒輪轉(zhuǎn)速可在100r/min以上。簡易診斷的項(xiàng)目主要是齒輪的偏心、齒距誤差、齒形誤差、

5、齒面磨損、齒根部較大的裂紋等。這里應(yīng)注意的是，齒輪的種類各不相同，因此，不要只用一種方法進(jìn)行診斷，而是要考慮用兩種方法同時(shí)診斷。2?精密診斷法齒輪診斷監(jiān)測(cè)的振譜是各具特點(diǎn)的，其屮，嚙合頻率ƒm在故障診斷中有著重要意義。各類故障在頻域中的顯示特點(diǎn)可作精密診斷吋的參考：(1)當(dāng)齒輪磨損時(shí)，嚙合頻率ƒm及其諧頻分量保持不變，但幅值大小會(huì)有所變化，高次頻率分量的幅值將明顯增大。(2)當(dāng)齒廓有變形或齒根有裂紋時(shí)，ƒm幅值變大，其諧頻分量也增加。(3)當(dāng)齒輪中出現(xiàn)斷齒吋.由于斷齒間隔影響了與齒數(shù)有關(guān)的嚙合周期，從而影響了ƒo、ƒ

6、;m及其頻率分量的變化(ƒo為固有頻率)。(4)當(dāng)齒輪軸出現(xiàn)平衡不準(zhǔn)、對(duì)中性不好和松動(dòng)的缺陷吋，將出現(xiàn)ƒo的低次諧波。(5)齒輪有制造誤差，將出現(xiàn)一個(gè)特定的轉(zhuǎn)頻諧波。(6)當(dāng)齒圈有偏心時(shí),除振幅增大外，將出現(xiàn)以與偏心有關(guān)的ƒo、ƒm為高頻的調(diào)幅信號(hào)。(7)當(dāng)齒輪有角速度波動(dòng)時(shí)，由于3二2兀ƒ,則岀現(xiàn)調(diào)頻現(xiàn)象。上述內(nèi)容是齒輪精密診斷的重要依據(jù)，再根據(jù)客觀的使用情況，輔以檢測(cè)儀器，從而得出較為客觀的診斷。三、齒輪的檢修如何通過檢修來判斷齒輪是否報(bào)廢呢？不同的機(jī)構(gòu)有不同的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，這里只從常用運(yùn)行機(jī)構(gòu)中嚙合齒輪的不同失效

7、形式來論述。具體檢修判斷為：一是齒輪凡具有裂紋或輪齒斷裂吋，則為報(bào)廢齒輪。二是齒面的點(diǎn)蝕損壞達(dá)到嚙合齒面的30%,且深度達(dá)到原齒厚的10%；或點(diǎn)蝕面積沿齒寬、齒高超過60%則應(yīng)報(bào)廢。三是齒輪的磨損，對(duì)于不同的機(jī)構(gòu)就有不同的標(biāo)準(zhǔn)要求。提升機(jī)構(gòu)受力較大，安全系數(shù)要求高，齒輪磨損其齒厚不應(yīng)小于原齒厚的80%；—般運(yùn)行機(jī)構(gòu)齒輪磨損不應(yīng)小于原齒齒厚的60%,如超過則應(yīng)報(bào)廢，重新更換齒輪。四是齒輪的膠合?般在低速重載的傳動(dòng)中出現(xiàn)，為防止膠合，應(yīng)采用高粘度的潤滑油，或適當(dāng)提高齒面的硬度和減小齒面的表面粗糙度值。在機(jī)構(gòu)中加入齒輪油不僅對(duì)抗膠合有特效，對(duì)抗磨損和點(diǎn)蝕也都有較好的效果

8、。對(duì)于齒輪