齿轮5种常见故障的原因发生部位及预防措 [复制链接]

齿轮由于结构形式、材料与热处理、操作运行环境与条件等因素不同，发生故障的形式也不同，常见的齿轮故障有以下几种形式。

1）齿面疲劳（点蚀、剥落）

原因及现象：

主要是由于工作表面的交变应力引起的微观疲劳裂纹，润滑油进入裂纹后，由于啮合过程可能先封闭入口然后挤压，微观疲劳裂纹内的润滑油在高压下使裂纹扩展，结果小块金属从齿面上脱落，留下一个小坑，形成点蚀。如果表面的疲劳裂纹扩展得较深、较远或一系列小坑由于坑间材料失效而连接起来，造成大面积或大块金属脱落，这种现象则称为剥落。

发生部位：靠近节线的齿根面处。

发生场合：闭式传动。

预防措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、合理选择润滑油的粘度及采用正确度变位齿轮传动。

2）齿面磨损或划痕

产生原因：

（1）粘着磨损。

在低速、重载、高温、齿面粗糙度差、供油不足或油黏度太低等情况下，油膜易被破坏而发生粘着磨损。润滑油的黏度高，有利于防止粘着磨损的发生。

（2）磨粒磨损与划痕。

润滑油中含有杂质颗粒以及在开式齿轮传动中的外来砂粒或在摩擦过程中产生的金属磨屑，都可以产生磨粒磨损与划痕。一般齿顶、齿根的摩擦较节圆部严重，这是因为齿轮啮合过程中节圆处为滚动接触，而齿顶、齿根为滑动接触。

（3）腐蚀磨损。

由于润滑油中的一些化学物质如酸、碱或水等污染物与齿面发生化学反应造成金属的腐蚀而导致齿面损伤。

（4）烧伤。

烧伤是由于过载、超速或不充分的润滑引起的过分摩擦所产生的局部区域过热，这种温度升高足以引起变色和过时效，会使钢的几微米厚表面层重新淬火，出现白层。损伤的表面容易产生疲劳裂纹。

发生场合：开式传动。

预防措施：采用闭式传动，提高齿面硬度，减小接触应力，降低表面粗糙度值，保持润滑油的清洁。

3）齿面胶合

产生原因：

大功率软齿面或高速重载的齿轮传动，当润滑条件不良时易产生齿面胶合(咬焊)破坏，即一齿面上的部分材料胶合到另一齿面上而在此齿面上留下坑穴，在后续的啮合传动中，这部分胶合上的多余材料很容易造成其他齿面的擦伤沟痕，形成恶性循环。

发生部位：靠近节线的齿顶面。

发生场合：高速、低速重载齿轮。

预防措施：适宜的润滑油、提高硬度、减小表面粗糙度值、采用抗胶合能力强的齿轮材料。

4）齿面塑性变形（飞边）

产生原因：

较软齿面的齿轮在频繁启动和严重过载，在齿面间过大的摩擦力作用下，齿面接触应力会超过材料的抗剪强度，齿面材料进入塑性状态，造成齿面金属的塑性流动，使主动轮节圆附近齿面形成凹沟，从动轮节圆附近齿面形成凸棱，从而破坏了正确的齿形。有时可在某些类型的齿轮的从动齿面上出现“飞边”，严重时挤出的金属充满顶隙，引起剧烈振动，甚至发生断裂。

发生部位：主动轮形成凹沟，从动轮齿面形成凸棱。

预防措施：提高齿面硬度、选用较高粘度的润滑油，避免频繁启动和严重过载。

5）轮齿折断

原因：

变载（疲劳、过载），若因突然过载或冲击过载，很容易在齿根处产生过载荷断裂。即使不存在冲击过载的受力工况，当轮齿重复受载后，由于应力集中，也易产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿在齿根处产生疲劳断裂。另外，淬火裂纹、磨削裂纹和严重磨损后齿厚过分减薄时在轮齿的任意部位都可能产生断裂。轮齿的断裂是齿轮最严重的故障，常因此造成设备停机。

发生场合：开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中。

预防措施：选择适当的魔术和齿宽，采用合适的材料及热处理工艺，减小齿根处的应力集中。

1）制造误差

齿轮制造误差主要有偏心、齿距偏差和齿形误差等。偏心是指齿轮（一般为旋转体）的几何中心和旋转中心不重合，齿距偏差是指齿轮的实际齿距与公称齿距有较大误差，而齿形误差是指渐开线齿廓有误差。

2）装配不良

齿轮装配不当会造成工作状态劣化。当一对互相啮合的齿轮轴不平行时，会在齿宽方向只有一端接触，或者出现齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳地传递动扭矩，这种情况称为“一端接触”，会使齿的局部承受过大的载荷，有可能造成断齿。

3）润滑不良

对于高速重载齿轮，润滑不良会导致齿面局部过热，造成色变、胶合等故障。导致润滑不良的原因是多方面的，除了油路堵塞、喷油孔堵塞外，润滑油中进水、润滑油变质、油温过高等都会造成齿面润滑不良。

4）超载

对于工作负荷不平稳的齿轮驱动装置（例如矿石破碎机、采掘机等），经常会出现过载现象，如果没有适当的保护措施，就会造成轮齿过载断裂，或者长期过载导致大量轮齿根部疲劳裂纹、断裂。

5）操作失误

操作失误通常包括缺油、超载、长期超速等，都会造成齿轮损伤、损坏。