齒輪失效分析研究

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1、齒輪失效分析研究摘要：系統(tǒng)地分析齒輪失效的各種因素，結(jié)合故障樹，以輪齒折斷為例，找出故障的原因，對設(shè)備管理、現(xiàn)場分析及設(shè)計(jì)方案不完善而引起的故障分析有很大的意義。關(guān)鍵詞：齒輪失效故障樹故障分析1概述圓柱齒輪傳動(dòng)由丁?具有傳動(dòng)比精確、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高及壽命長的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)部門，因而圓柱齒輪傳動(dòng)也成為各類機(jī)械中重要的零件之一。然而齒輪的失效卻是造成機(jī)器故障的重要因素之一，會(huì)直接影響到整個(gè)機(jī)器的工作狀態(tài)。2齒輪的失效分析齒輪的失效形式由多種因素綜合造成，且隨著齒輪材料、熱處理、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等因素的不同而不同，其失效的主要形式有：①齒面耗

2、損，包括?磨料磨損、腐蝕磨損、膠合等；②齒面疲勞，包括點(diǎn)蝕、初期點(diǎn)蝕、剝落、表層壓碎等；③齒面塑性變形，包括壓痕、輪齒錘擊塑變、呈波紋折皺等;④輪齒折斷及裂紋等。引起齒輪的失效的因素有許多種，可以從以下兒個(gè)方面來分析：設(shè)計(jì)因素：設(shè)計(jì)品質(zhì)對產(chǎn)品的品質(zhì)有著決定性的作用。某雷達(dá)產(chǎn)品的天線俯仰機(jī)構(gòu)中，小齒輪與軸通過鍵聯(lián)結(jié)，由電機(jī)帶動(dòng)與大齒輪嚙合，從而完成絲桿的伸縮運(yùn)動(dòng)。由于設(shè)計(jì)時(shí)小齒輪鍵槽開在齒根方向，齒根部強(qiáng)度薄弱，在受到短時(shí)過載的沖載荷作用時(shí)，輪齒承受的應(yīng)力超過莫極限應(yīng)力，從而導(dǎo)致輪齒過載折斷。找出原因后，經(jīng)過重新設(shè)計(jì)計(jì)算，用軸齒輪代替原來的小

3、齒輪，取消鍵聯(lián)結(jié)方式，保證了齒根部的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度耍求。材質(zhì)因素：齒輪的材料應(yīng)根據(jù)其用途及工作條件來選擇：速度較高的齒輪傳動(dòng)，齒面易產(chǎn)生點(diǎn)蝕，應(yīng)選用高硬度材料；有沖擊載荷的齒輪傳動(dòng),輪齒易折斷，應(yīng)選用韌性較好的材料；低速重載的齒輪傳動(dòng)，輪齒既易折斷又易磨損，應(yīng)選用機(jī)械強(qiáng)度大，經(jīng)熱處理后齒面硬度高的材料。制造工藝因素：在齒輪加工過程中，由于機(jī)床、刀具、夾具和齒坯在制造、安裝和調(diào)整時(shí)不可避免地存在一些誤差，從而形成了齒輪的運(yùn)動(dòng)誤差、平穩(wěn)性誤差和齒面誤差，使齒輪的傳動(dòng)精確度降低。一對齒輪在相互滾碾沖擊作用下，接觸應(yīng)力過高，傳動(dòng)嚙合不良，易造成齒面塑性變

4、形。根據(jù)齒輪材料，制左合理的加工、淬火等工藝規(guī)程，并嚴(yán)格控制工藝過程,可以有效地避免淬火裂紋及磨削裂紋的出現(xiàn)。裝配調(diào)試因素：由于安裝裝配誤差，在機(jī)器長時(shí)間運(yùn)作過程中，也會(huì)引起齒輪失效。如兩齒輪裝配中心距過大時(shí)，會(huì)造成齒頂部接觸，使傳動(dòng)精度下降或產(chǎn)生沖擊；中心距過小時(shí)，會(huì)造成齒根部接觸，在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象；在安裝過程屮，電機(jī)軸和小齒輪的軸線之間的同軸度誤差，小齒輪軸線和人齒輪軸線之間的平行度誤差超出誤差范圍時(shí)，齒側(cè)間隙和齒頂間隙在全齒寬上下不相等，重合度變小等，都對輪齒的正確嚙合產(chǎn)生影響，在運(yùn)行中產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)行調(diào)整，將會(huì)造

5、成齒輪副振動(dòng)，引發(fā)小齒輪斷齒。運(yùn)轉(zhuǎn)維修因素：機(jī)器在使用過程中，若出現(xiàn)過載運(yùn)轉(zhuǎn)、操作失誤、維修保養(yǎng)不善等因素，都會(huì)使失效的機(jī)率提高，增加了事故的可能性。另外,在齒輪傳動(dòng)屮，潤滑條件的保證也是一項(xiàng)重要因素。潤滑條件包扌4潤滑劑選擇是否合適、潤滑方法、冷卻加熱、過濾系統(tǒng)是否合理可靠等方面。3齒輪異常的分析方法一旦齒輪出現(xiàn)了異常的情況，應(yīng)該如何正確判斷，分析產(chǎn)生的原因呢？以輪齒的折斷為例，可以從下面的故障樹進(jìn)行分析，確定主要因素，逐步分析。■通過以上分析，可以找出導(dǎo)致輪齒折斷的原因，對設(shè)備管理、現(xiàn)場分析及設(shè)計(jì)方案不完善而引起的故障分析有很大的意義。

6、4結(jié)束語在實(shí)際的生產(chǎn)屮，用故障樹分析法能有效地找到故障發(fā)生的原因，采取合理的措施，對設(shè)計(jì)的改善、降低維修費(fèi)用、防止突發(fā)性事故意義重人。參考文獻(xiàn)：[1]徐？，蔡春源，嚴(yán)雋琪，等?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊?2版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.[2]鄭煥文?機(jī)械制造工藝學(xué)[M]?高等教育出版社，1994.[3]周明康?對齒輪失效的因果分析[J]?機(jī)械制造與自動(dòng)化，2008(2)：59-60.作者簡介：陶炸(1970-),江蘇啟東人，工程師，主要從事雷達(dá)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。