泰興減速機(jī)2018年9月19日訊  齒輪是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的重要零件，齒輪種類較多，工作環(huán)境不同，因此有多種不同的失效形式。失效類型由失效齒輪的形貌和失效過程或機(jī)理確定的，失效機(jī)理確定后就可以確定失效原因提出相應(yīng)的對(duì)策。

齒輪失效類型可以分為四大類：磨損表面、疲勞、塑性變形和折斷。每一大類還可細(xì)分為幾類，進(jìn)而使分類更加精細(xì)和明確辨別特征。

磨損?

• 輕微磨損?

• 中等磨損?

• 過度磨損?

• 磨粒磨損?

• 腐蝕磨損?

• 輕微膠合?

• 中等膠合?

• 破壞性膠合?

• 局部膠合

表面疲勞?

• 早期點(diǎn)蝕?

• 破壞性點(diǎn)蝕?

• 剝落

塑性變形?

• 碾擊塑變?

• 鱗皺?

• 起脊?

• 齒面塑變

折斷?

• 疲勞折斷?

• 過載折斷

1、輕微磨損：接觸表面上的微凸體逐漸磨平，直至出現(xiàn)非常光滑的表面為止。

原因：輪齒接觸表面的粗糙度與潤滑粘度、齒面工作速度、工作載荷不匹配；

對(duì)策：此為輕微磨損過程，可適時(shí)更換潤滑劑。

2、中等磨損：節(jié)線上下齒面材料都有一定磨損，節(jié)線位置呈現(xiàn)出一條近于連續(xù)的線。

原因：齒輪在邊界潤滑狀態(tài)下工作，潤滑系統(tǒng)中有小量的污染雜質(zhì)；

對(duì)策：提高潤滑油粘度，降低油溫，加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，加?qiáng)油液清潔度管理。

3、過度磨損：齒廓形狀破壞，磨損率很高，節(jié)線附近有點(diǎn)蝕，傳動(dòng)有噪音和振動(dòng)。

原因：潤滑系統(tǒng)和密封裝置不良，系統(tǒng)有嚴(yán)重振動(dòng)，沖擊載荷；

對(duì)策：對(duì)污染雜質(zhì)增設(shè)過濾裝置，適時(shí)更換潤滑油。

4、磨粒磨損：輪齒接觸表面沿滑動(dòng)方向有較均勻的條痕，多次磨擦條痕重疊。

原因：齒面間異物引起磨粒磨損，在開式齒輪傳動(dòng)中更為嚴(yán)重；

對(duì)策：改善潤滑方式，提高潤滑油粘度，提高工作速度，減輕載荷，跑合后注意清洗，適時(shí)換油，開式齒輪箱采取適當(dāng)防護(hù)。

5、腐蝕磨損：齒面上呈現(xiàn)均勻分布的腐蝕麻坑，齒面沿滑動(dòng)方向伴有腐蝕痕跡。

原因：輪齒材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，由磨擦、沖刷形成腐蝕磨損，高溫時(shí)極壓添加劑形成磨蝕介質(zhì)；

對(duì)策：防止油液污染，添加劑的成分和含量適當(dāng)，建立合理的工藝規(guī)程。

1、輕微膠合：靠近齒頂或齒根的齒面上沿滑動(dòng)方向有極輕微而細(xì)密的傷痕（一條喑帶），有時(shí)要借助顯微鏡才能見到痕跡。

原因：運(yùn)轉(zhuǎn)初期潤滑條件與工作情況不協(xié)調(diào)或輕微干涉存在而引起；

對(duì)策：控制起動(dòng)過程的潤滑及載荷，排除干涉的起因。

2、中等膠合：齒頂部、齒根部均有滑動(dòng)方向的粘撕傷痕，較軟齒面更明顯。

原因：齒輪嚙合處局部溫度過高，破壞潤滑油膜；

對(duì)策：降低油溫使用極壓添加劑的潤滑油，降低齒面表面粗糙度，降低載荷及速度。

3、破壞性膠合：沿滑動(dòng)方向呈現(xiàn)明顯粘撕痕跡，齒頂有明顯的材料移失跡象，齒廓?dú)?，振?dòng)、噪音增大。

原因：潤滑不充分、工作溫度過高，齒面接觸應(yīng)力或速度過高引起的過熱；

對(duì)策：保證一定條件下良好的潤滑，采用極壓或特殊高粘度的潤滑油。

4、局部膠合：局部區(qū)域有齒面膠合的現(xiàn)象，并不延伸、擴(kuò)展。

原因：由于安裝制造誤差引起載荷集中，鼓形齒修形量過大，齒寬較大，局部溫升引起變形；

對(duì)策：安裝精度適當(dāng)，修形量適當(dāng)，散熱應(yīng)均勻，油的冷卻與供油部位應(yīng)適當(dāng)。

1、早期點(diǎn)蝕：有較小數(shù)量不多的麻點(diǎn)。

原因：嚙合齒面局部過載，齒形誤差，齒面凸凹不平，軸線歪斜造成偏載；

對(duì)策：提高齒形精度，精心跑合。

2、破壞性點(diǎn)蝕：靠近節(jié)線的齒根表面上，麻點(diǎn)不斷擴(kuò)展，噪聲增大。

原因：齒面接觸應(yīng)力過大，節(jié)線附近滑動(dòng)速度方向變化，油膜不易形成；

對(duì)策：提高齒面硬度，降低粗糙度，改善潤滑。

剝落：形狀不規(guī)則的片狀剝落坑，較淺平而大的坑。

原因：硬齒面上過高的接觸應(yīng)力作用，疲勞裂紋擴(kuò)展形成，材料缺陷，齒面軟硬的過度層中裂紋的延伸擴(kuò)展；

對(duì)策：承載力不足應(yīng)考慮重新設(shè)計(jì)，提高輪齒芯部硬度，減小應(yīng)力集中。

1、碾擊塑變：在齒頂棱和齒端出現(xiàn)飛邊，齒頂滾圓，節(jié)線附近有溝槽、脊棱。

原因：滾碾沖擊作用，接觸應(yīng)力過高，輪齒材料硬度過低，動(dòng)載荷太大以及潤滑不良；

對(duì)策：減小接觸應(yīng)力，提高材料硬度，降低動(dòng)載荷，采用極壓添加劑和高粘度潤滑油，保證制造、安裝精度。

2、鱗皺：齒面塑變呈魚鱗狀皺紋，并垂直于滑動(dòng)速度方向。

原因：潤滑不良及高壓強(qiáng)作用，齒面“爬行”的結(jié)果，低速度、振動(dòng)引起齒面塑性流動(dòng)；

對(duì)策：提高齒面硬度，改善潤滑，提高速度，控制齒面的振動(dòng)。

3、起脊：整個(gè)工作齒面上沿滑動(dòng)方向形成明顯的脊棱。

原因：常發(fā)生在重載的蝸桿傳動(dòng)中，準(zhǔn)雙曲線齒輪傳動(dòng)中，高接觸應(yīng)力和低滑動(dòng)速度，不良潤滑材料的塑性流動(dòng)；

對(duì)策：提高材料的硬度。采用粘度大，有極壓添加劑的潤滑油，保證潤滑油的清潔度。

4、齒體塑變：輪齒歪扭，齒形劇變，硬齒面輪齒伴有變色現(xiàn)象。

原因：潤滑失常造成劇烈溫升引起輪齒熱塑變形，過大載荷引起冷塑變形；

對(duì)策：充分的潤滑，提高潤滑油的粘度，對(duì)冷塑變形應(yīng)提高材料的屈服極限。

1、疲勞折斷：起源于齒根處的疲勞裂紋擴(kuò)展造成的斷齒。

原因：高的交變應(yīng)力多次作用的結(jié)果，齒根圓角半徑過小，表面粗糙度過高，滾切加工時(shí)有損傷，材料中有夾雜物，殘余應(yīng)力影響；

對(duì)策：修改齒輪幾何參數(shù)，降低齒根表面粗糙度，正確的噴丸處理，適當(dāng)?shù)臒崽幚硐龤堄鄳?yīng)力。

2、過載斷齒：斷口較粗糙無疲勞斷裂的特征。

原因：短時(shí)意外過載造成嚴(yán)重應(yīng)力集中，動(dòng)載荷過大，較大硬質(zhì)異物進(jìn)入嚙合處；

對(duì)策：避免突然的意外過載，設(shè)置安全裝置。

圖1：因潤滑不良或嚙合不正確引起的粘附磨損

圖2：齒面的中等磨損使節(jié)線變得清晰可見（箭頭所示），多數(shù)由潤滑油中磨料引起

圖3：由于潤滑不良和重壓力下造成金屬與金屬直接接觸而產(chǎn)生該傷，圖中磨損表面的水平線是節(jié)線

圖4：劃傷的早期階段在齒輪上部顯示出斑點(diǎn)的覆霜似樣式，損傷在這個(gè)階段是輕微的

圖5：破壞性的刻傷如圖，重的刻傷發(fā)生在節(jié)線以上或以下，通常損傷會(huì)迅速發(fā)展至齒輪不能使用

圖6：一種磨料輕微磨損的形式

圖7：一種磨料磨損特別嚴(yán)重的形式，輪齒的大部分由于潤滑劑中的磨料磨粒而損壞

圖8：由潤滑劑里的添加劑和污染物引起齒面的腐蝕磨損

圖9：齒輪表面由于受化學(xué)腐蝕而損傷，一般因潤滑油、添加劑等引起，對(duì)齒面影響極大，并其發(fā)展趨勢(shì)越來越嚴(yán)重

圖10：齒面麻點(diǎn)由很小的坑穴組成，這些麻點(diǎn)經(jīng)過起初階段后經(jīng)常會(huì)“自痊”變好

圖11：麻點(diǎn)產(chǎn)生在斜齒面的一端，原因是中心線稍有失調(diào)，麻點(diǎn)慢慢向中部進(jìn)展，表面變拋光，說明載荷沿齒面分配變均勻，這種麻點(diǎn)無害

圖12：圖中有害的麻點(diǎn)是由過載造成的

圖13：圖內(nèi)所示是由麻點(diǎn)毀壞的齒面

圖14：齒根發(fā)生麻點(diǎn)，其原因是接觸應(yīng)力過大和嚙合區(qū)域不正確，過載是主要原因

圖15：左圖箭頭所示是齒面剝落的第一階段，在齒的接觸區(qū)域有擴(kuò)展的裂紋，圖所示當(dāng)大片碎片脫落時(shí)齒面就徹底破壞了

圖16：齒面產(chǎn)生嚴(yán)重的麻點(diǎn)和剝落，在相鄰齒面上齒面被徹底損壞

圖17：圖中所產(chǎn)生的齒面縱向裂紋是硬齒面的滲碳層壓碎，裂紋從滲碳層深部向表面延伸，裂紋進(jìn)一步發(fā)展將產(chǎn)生大塊碎片從表面脫落

圖18：滲碳層初始形式見左側(cè)示圖，最后階段剝落形式見右側(cè)示。圖初步分析可以判斷為過載造成詳細(xì)分析應(yīng)作金相分析

圖19：圖示是典型的疲勞損壞，其特點(diǎn)是有光滑的區(qū)域，過載和振動(dòng)是造成損壞的原因

圖20：圖示小齒輪中箭頭所示三個(gè)齒發(fā)生疲勞損壞，其余齒面是輕微的磨損

圖21：圖示油泵齒輪因疲勞而斷裂，斷裂從齒根圓角處延伸到齒輪中心孔，齒面還伴隨有嚴(yán)重磨損

圖22：齒根的疲勞裂紋見圖示箭頭所示，造成缺陷原因應(yīng)進(jìn)行金相分析

圖23：由于過度、重復(fù)重載引起齒輪折斷，在圖示A的部位，可以看到因疲勞裂紋首先折斷的部位（斷面光滑似天鵝絨般的區(qū)域）

圖24：疲勞折斷的齒輪見圖示，箭頭指明方向表示裂紋從左邊緣開始，靠近齒受壓側(cè)的底部，箭頭指示部位是裂源，旁邊區(qū)域是受到充分的磨擦，裂紋起初發(fā)展緩慢

圖25：圖所示斷齒和另一齒上的裂紋，斷齒的斷面不是光滑的，說明是一個(gè)瞬間的突然斷裂，圖中可以觀察到斷面含有顯著的夾渣帶（材料含雜質(zhì)）它的作用象刻痕一樣促進(jìn)缺陷的發(fā)展

圖26：齒面淬硬的齒輪的疲勞斷裂，始于齒根處，出現(xiàn)在圖示箭頭所指的齒的兩側(cè)，進(jìn)一步向齒根的中部發(fā)展而造成斷裂。金相分析可有助于進(jìn)一步找出齒斷裂的深層原因

圖27：圖中齒頂已碎掉，過載產(chǎn)生的過大應(yīng)力引起裂紋，進(jìn)一步的疲勞造成裂紋的發(fā)展，直至齒頂破碎，如果此過程在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，表明齒面硬度過高，可通過金相分析來驗(yàn)證

圖28：圖示滲碳齒輪角部已被敲掉，表明齒角在破裂之前受到多次重復(fù)的沖擊（撞擊），此時(shí)不適當(dāng)?shù)淖矒羰窃斐善茐牡脑?/span>

圖29：淬硬正齒輪斷面上呈灰色顆粒狀外觀的是典型的撞擊缺陷造成，而疲勞破壞斷裂區(qū)有明顯的光滑外觀，這兩者有顯著區(qū)別

圖30：圖中所示的表面淬硬偏軸傘齒輪產(chǎn)生的齒面波紋皺、波紋、起棱、冷變形是高負(fù)載齒輪上出現(xiàn)的典型現(xiàn)象

圖31：表面淬硬齒輪有起棱是由于過載造成的

圖32：圖示是中等硬度齒輪發(fā)生冷變形的過程情況，此類齒輪較硬化齒輪更易產(chǎn)生齒面金屬移動(dòng)現(xiàn)象，圖中可以看出材料已卷到齒頂邊上，造成齒型損壞，重載是引起金屬移動(dòng)的主因

圖33：中等硬度的齒輪由于碾壓與撞擊造成表面變形，開始時(shí)由于超載造成初步損傷，長期超載使用，硬度不夠，造成變形

圖34：劇烈、過大的接觸應(yīng)力使齒輪表面產(chǎn)生塑性流動(dòng)，形成波紋，在齒面中心部位還有表面材料碎裂的剝落產(chǎn)生，過載是主因

圖35：滲碳齒輪在節(jié)線附近產(chǎn)生麻點(diǎn)，沿節(jié)線的波紋和齒頂輕微的粘附磨損顯著可見，超載是主因

圖36：圖中齒輪嚙合接觸部分已全部損壞，重載和潤滑不良是主因

圖37：小齒輪由于嚴(yán)重的麻點(diǎn)和粘附磨損而損壞，過大的超載和潤滑不足是產(chǎn)生此類缺陷的原因

圖38：齒輪因敲擊和疲勞而斷裂，嚴(yán)重超載和潤滑不足引起此損壞

圖39、40：因調(diào)整不當(dāng)引起錐齒輪的齒斷裂，圖39是因?yàn)殄F齒輪的齒輪踵部載荷過大造成，原因是齒側(cè)隙過大，圖40的折斷是齒輪尖部載荷過大造成，原因是側(cè)隙過小、同時(shí)，如振動(dòng)載荷也可能造成上述損壞，甚至整個(gè)環(huán)狀輪齒斷裂

圖41：因潤滑不充分，齒輪之間的不正常磨擦產(chǎn)生熱，使金屬軟化，使齒面擦傷。磨損的小齒軸軸承使小齒輪產(chǎn)生軸向位移，造成齒環(huán)接觸不正確，此類損壞扭矩過大是原因之一

圖42：環(huán)齒出現(xiàn)變色和變形，原因是潤滑不充分或油品不正確，表面過分摩擦和出現(xiàn)過熱是原因

圖43：齒輪表面的腫包、芒刺和隆起，是出現(xiàn)在精加工后的齒輪由于放置粗心，使齒的棱邊碰傷而致

圖44：右側(cè)圖是正常齒輪嚙合情況，左側(cè)圖和中位圖都是齒接觸不良好的嚙合情況，其接觸面集中在齒面的一端，會(huì)造成齒輪高速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的尖叫噪音，但此類磨損一般不會(huì)造成進(jìn)一步的損壞事故