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齿轮常见失效原因及其维修方法分析
2017-04-12 17:17:05  作者:周长会  来源:网络
  • 在我国的机械行业中,作为机械设备中的必要零件,齿轮的生产精度以及生产质量直接决定着机械设备的使用性能。但是在实际的使用过程中,机械设备出现故障很多原因就是设备中的齿轮出现了失效问题。文章主要针对齿轮的时效常见问题以及相应的维修方法给予详细的分析以及阐述,希望通过文章的阐述以及分析能够帮助机械设备中的齿轮找出问题出现的原因,及时给予维修;同时也希望通过文章的阐述能够为我国的齿轮生产及制作的发展及创新贡献力量。

  在机械设备的传动部分,齿轮通常是作为一种变速传动零部件。因此在我国的机械设备中,齿轮是一种不可替代的传动零部件。伴随着现阶段我国机械设备对于齿轮的应用范围越来越大,齿轮制作以及发展也是非常的迅速。但是在实际的设备运行过程中,齿轮往往会由于一系列的原因出现失效问题。根据相关部门的统计,机械设备的故障中有近一半是由于齿轮失效造成的。基于上述的情况,我们要对齿轮失效的原因给予详细的分析和处理,选择最优化的维修方法进行齿轮失效维修,保障机械设备的正常运行。

    1 、机械设备中的齿轮失效主要原因
  
关于机械设备中的齿轮失效主要原因的阐述以及分析,文章主要从三个方面进行分析以及阐述。第一个方面是齿轮折断造成的齿轮失效。第二个方面是齿轮齿面出现损坏造成的齿轮失效。第三个方面是其他问题造成的齿面失效。下面进行详细的论述以及分析。

  1.1 齿轮折断造成的齿轮失效

  在实际的应用过程中,齿轮失效中的齿轮折断根据不同的齿轮形式有不同的折断原因。全齿轮折断通常情况下出现在直齿轮的轮齿处;局部齿轮折断通常出现在斜齿轮以及锥齿轮的轮齿处。下面作具体的分析。

  1.1.1 在齿轮运行过程中会因为过载出现齿轮折断

  由于过载导致的齿轮折断,在齿轮的折断区域会出现放射状放射区域或者是人字的放射区域。在通常情况下齿面断裂的放射方向和断裂的方向是平行的。断面放射中心就是贝壳纹裂的断面断口。齿轮出现过载折断的主要原因是齿轮在较短的时间内承载的外界压力远远大于齿轮本身的最大压力,过大的压力造成了齿轮强度变低,出现折断的问题。同时导致齿轮出现折断的原因还有很多,例如齿轮的加工精度不符合要求;齿轮的齿面表面太粗糙和齿轮的加工材质本身存在缺陷等。

  1.1.2 在齿轮运行过程中会因为疲劳出现齿轮折断

  齿轮因为疲劳出现的折断,齿轮断口有三个区域。第一个区域是断裂源区;第二个区域是疲劳扩展区域;第三个区域是瞬间折断区域。齿轮出现疲劳折断主要是因为齿轮在一个区域多次承受外界压力,特别是弯曲压力,这样会导致齿轮在齿根处出现变形,一旦外界受力超出了齿轮的齿面疲劳极限,就会发生齿轮折断。一旦外界压力不断地提升或者持续增加,就会导致齿轮齿根处的断裂不断扩大,这样就会导致齿轮的瞬间折断。

  1.1.3 在齿轮运行过程中会出现随机性的齿轮折断问题

  齿轮的随机折断主要的产生机理和疲劳引发的折断机理相同。但是两者在断面处的断口还是有一定的区别。随机性的折断主要的断裂位置是残留应力过高的位置,随机性的齿轮折断并不是受到了很大的外力造成的,而是由于制造过程中使用的材料存在一定的缺陷造成的。点蚀或者是齿面剥落会造成应用过程中出现过大的应力,这种应力在很大程度上造成了随机性折断。针对上述的折断产生机理,我们在齿轮加工过程中一定要选择优质的材料进行制作,同时保障制作过程中的制作精度以及制作质量。这样才能够有效的避免齿轮出现随机性折断的概率。

  1.2 齿轮齿面出现损坏造成的齿轮失效

  1.2.1 在齿轮运行过程中会因为齿面出现疲劳问题造成齿面出现损坏问题

  齿轮的疲劳问题主要是由于齿轮齿面在运行过程中存在大量应力,这些应力能够在长期的运行过程中造成齿面出现一定数量的裂纹,伴随着运行过程中的压力不断增加,断裂的裂纹也会随之增加,造成齿轮齿面出现疲劳损伤。同时由于齿轮的材质在制作过程中存在一定的差异就导致了齿轮在运行过程中疲劳损伤的程度不同,在这一过程中我们要针对不同的齿轮进行针对性分析。

  1.2.2 在齿轮运行过程中会因为齿面出现胶合问题造成齿面损坏

  齿轮的胶合问题主要是两个齿轮在运行过程中会出现不同程度的黏着问题,伴随着齿轮之间不断的相对转动,粘合现象也会随着加重。胶合问题我们在实际的使用中分为四种形式、第一种是轻微胶合;第二种是中等胶合;第三种是破坏性胶合;第四种是局部胶合。

  1.2.3 在齿轮运行过程中会因为齿面出现磨损问题造成齿面损坏

  齿轮的磨损问题主要指的是在齿轮之间相互运行过程中,由于齿轮之间的相互摩擦导致的齿轮表面出现摩擦,从而出现磨损问题。齿轮的磨损在实际的分类过程中分为五种程度。第一个是轻微磨损;第二种是中等磨损;第三种是过度磨损;第四个是磨粒磨损;第五种是腐蚀磨损。

  1.2.4 在齿轮运行过程中会因为齿面出现塑性变形问题造成齿面损坏

  齿轮在运行过程中由于受到了摩擦力的作用,导致了在压力的作用下出现一定程度的塑性变形。我们在实际的使用过程中通过不同的受压力程度以及变形程度,将其分为五种程度。第一种是碾击塑性变形;第二种是鳞皱塑性变形;第三种是起脊塑性变形;第四种是压痕塑性变形;第五种是齿体塑性变形。

  1.3 其他问题造成的齿面失效

  除去上文阐述的齿面失效问题,我们在实际的应用过程中还会遇到很多其他的原因导致的齿轮失效。例如齿轮在加工过程中的材料选择不恰当导致的齿轮失效,齿轮运行工艺或者是制作工艺的选择不当也会造成一定程度上的齿轮齿面失效。

    2 、齿轮失效的主要维修处理办法

  2.1 采用调整换位的方法进行齿轮失效的维修

  当齿轮受单向力的情况下,并且齿面是单面磨损能够运用调整换位法;调整换位法是最经济的一种方法,其修复方式是实现齿轮(或齿圈)的 180°翻转。其他齿轮,例如圆锥齿轮或具有正反转的齿轮,一般不能采用此方法。

  2.2 采用变位切削的方法进行齿轮失效的维修

  变位切削法对受到磨损的一对齿轮进行切削,对大齿轮进行负位修整,从而去掉被磨损的部位,同是还需要一对新的小齿轮,这对小齿轮需要和大齿轮进行相配,才能够修复齿轮的性能。

  2.3 采用堆焊修复的方法进行齿轮失效的维修

  堆焊修复法是通过对齿轮损坏的部位进行堆焊,进而填补其磨损的部位,在通过一些修复方法对齿轮进行加工来恢复其性能。齿轮堆焊一般步骤是:(1)焊前退火;(2)焊前清洗;(3)施焊;(4)焊缝检查;(5)焊后机械加工与热处理;(6)精加工;(7)检查修整。

  2.4 采用金属涂敷的方法进行齿轮失效的维修

  金属涂敷法是将金属粉末以及混合金属粉末涂敷到受损的齿轮齿面上,然后通过加热等工序的处理,这样能够使齿轮恢复到原来的尺寸,性能也能恢复。该法适用于各种齿轮的修复。


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