在圓柱齒輪減速機(jī)故障中,齒輪損壞所占的比例最大,達(dá)到 60% ;其次是軸承損壞,為 19%。因此,軸承展的小編認(rèn)為,減少齒輪損壞能達(dá)到降低圓柱齒輪減速機(jī)的故障,延長減速機(jī)的使用周期的目的。
齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,由于制造不良、操作安裝或維護(hù)不善,會出現(xiàn)各種形式的故障。故障形式又因齒輪材料、熱處理、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等因素的不同而不同 [1],主要是齒面間承受著交變載荷,常造成斷齒、齒面點(diǎn)蝕、剝落、膠合及磨損等失效形式。根據(jù)對造紙車間壓榨輥、烘缸傳動圓柱齒輪減速機(jī)抽樣分析,減速機(jī)齒輪中各故障的比例是:斷齒占 41%,點(diǎn)蝕占 31%,劃痕占 10%,磨損占 10%,其他占 8%。
1 斷齒
斷齒是最常見的齒輪故障,輪齒的折斷一般發(fā)生在齒根,因為齒根處的彎曲應(yīng)力最大,而且是應(yīng)力集中之源。斷齒常見的有 3 種情況:
疲勞斷齒。由于輪齒根部在載荷作用下所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力為脈動循環(huán)交變應(yīng)力,以及在齒根圓角、加工刀痕、材料缺陷等應(yīng)力集中源的復(fù)合作用下,會產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋逐步蔓延擴(kuò)展,最終導(dǎo)致輪齒發(fā)生疲勞斷齒。
過載斷齒。造紙車間壓榨輥、烘缸傳動所用圓柱齒輪減速機(jī),其齒輪多由鑄鐵或高硬度合金鋼等脆性材料制成,由于嚴(yán)重過載或受到?jīng)_擊載荷作用,會使齒根危險截面上的應(yīng)力超過極限值而發(fā)生突然斷齒。
局部斷齒。當(dāng)存在齒面加工精度較低或齒輪安裝質(zhì)量較差時,沿齒面接觸線會產(chǎn)生一端接觸、另一端不接觸的偏載現(xiàn)象。偏載使局部接觸的輪齒齒根處應(yīng)力明顯增大,超過極限值而發(fā)生局部斷齒,而局部斷齒總是發(fā)生在輪齒的端部。
2 齒面點(diǎn)蝕
齒面點(diǎn)蝕也是圓柱齒輪減速機(jī)齒輪常見的損壞形式之一,一般多出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面上,發(fā)生的原因是齒面脈動循環(huán)接觸應(yīng)力超過了材料的極限應(yīng)力。在齒面處的脈動循環(huán)變化的接觸應(yīng)力超過了材料的極限應(yīng)力時,齒面上就會產(chǎn)生疲勞裂紋。裂紋在嚙合時閉合而促使裂紋縫隙中的油壓增高,從而又加速了裂紋的擴(kuò)展。如此循環(huán)所產(chǎn)生的變化,最終使齒面表層金屬一小塊一小塊地剝落下來而形成麻坑,即為齒面點(diǎn)蝕。
點(diǎn)蝕情況一般有兩種:①初始點(diǎn)蝕(亦稱為收斂性點(diǎn)蝕)。通常只發(fā)生在軟齒面(HB < 350)上,點(diǎn)蝕出現(xiàn)后,不再繼續(xù)發(fā)展,甚至反而消失。原因是微凸起處逐漸變平,從而擴(kuò)大了接觸區(qū),接觸應(yīng)力隨之降低。②擴(kuò)展性點(diǎn)蝕。發(fā)生在硬齒面(HB> 350)上,點(diǎn)蝕出現(xiàn)后,因為齒面脆性大,凹坑的邊緣不會被碾平,而是繼續(xù)碎裂下去,直到齒面完全損壞。
3 磨損
齒面的磨損是由于金屬微粒、塵埃和沙粒等進(jìn)入齒輪的工作表面所引起的。齒面不平、潤滑不良等也是造成齒面磨損的原因;此外,聯(lián)軸器不對中、聯(lián)軸器磨損以及扭轉(zhuǎn)共振等,會在齒輪嚙合點(diǎn)引起較大的扭矩變化,或使沖擊加大,將加速磨損。
齒輪磨損后,齒的厚度變薄,齒廓變形,側(cè)隙變大,會造成齒輪動載荷增大,不僅使振動和噪音加大,而且很可能導(dǎo)致斷齒。
4 齒面膠合
齒面膠合(劃痕)是由于嚙合齒面在相對滑動時油膜破裂,齒面直接接觸,在摩擦力和壓力的作用下接觸區(qū)產(chǎn)生瞬間高溫,金屬表面發(fā)生局部熔焊粘著并剝離的損傷。
齒面膠合往往發(fā)生在潤滑油黏度過低、運(yùn)行溫度過高、齒面上單位面積載荷過大、相對滑動速度過高、接觸面積過小、轉(zhuǎn)速過低(油帶不起來)等條件下。齒面發(fā)生膠合后,將加速齒面的磨損,使齒輪傳動很快地趨于失效。
5 軸承的失效及聯(lián)軸器對中
聯(lián)軸器的對中以及軸承的失效也是造成齒輪損壞故障的重要原因。當(dāng)齒輪箱軸承出現(xiàn)故障時,常會產(chǎn)生有規(guī)律的沖擊,當(dāng)動能較大,聯(lián)軸器對中不良,軸承會出現(xiàn)嚴(yán)重故障,此時會加速齒輪的損壞,使齒輪及早失效。