应当了解的圆柱齿轮减速机齿轮的失效分析

在圆柱齿轮减速机故障中，齿轮损坏所占的比例最大，达到 60% ；其次是轴承损坏，为 19%。因此，轴承展的小编认为，减少齿轮损坏能达到降低圆柱齿轮减速机的故障，延长减速机的使用周期的目的。

齿轮在运转过程中，由于制造不良、操作安装或维护不善，会出现各种形式的故障。故障形式又因齿轮材料、热处理、运转状态等因素的不同而不同 [1]，主要是齿面间承受着交变载荷，常造成断齿、齿面点蚀、剥落、胶合及磨损等失效形式。根据对造纸车间压榨辊、烘缸传动圆柱齿轮减速机抽样分析，减速机齿轮中各故障的比例是：断齿占 41%，点蚀占 31%，划痕占 10%，磨损占 10%，其他占 8%。

1 断齿

断齿是最常见的齿轮故障，轮齿的折断一般发生在齿根，因为齿根处的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。断齿常见的有 3 种情况：

疲劳断齿。由于轮齿根部在载荷作用下所产生的弯曲应力为脉动循环交变应力，以及在齿根圆角、加工刀痕、材料缺陷等应力集中源的复合作用下，会产生疲劳裂纹。裂纹逐步蔓延扩展，最终导致轮齿发生疲劳断齿。

过载断齿。造纸车间压榨辊、烘缸传动所用圆柱齿轮减速机，其齿轮多由铸铁或高硬度合金钢等脆性材料制成，由于严重过载或受到冲击载荷作用，会使齿根危险截面上的应力超过极限值而发生突然断齿。

局部断齿。当存在齿面加工精度较低或齿轮安装质量较差时，沿齿面接触线会产生一端接触、另一端不接触的偏载现象。偏载使局部接触的轮齿齿根处应力明显增大，超过极限值而发生局部断齿，而局部断齿总是发生在轮齿的端部。

2 齿面点蚀

齿面点蚀也是圆柱齿轮减速机齿轮常见的损坏形式之一，一般多出现在靠近节线的齿根表面上，发生的原因是齿面脉动循环接触应力超过了材料的极限应力。在齿面处的脉动循环变化的接触应力超过了材料的极限应力时，齿面上就会产生疲劳裂纹。裂纹在啮合时闭合而促使裂纹缝隙中的油压增高，从而又加速了裂纹的扩展。如此循环所产生的变化，最终使齿面表层金属一小块一小块地剥落下来而形成麻坑，即为齿面点蚀。

点蚀情况一般有两种：①初始点蚀（亦称为收敛性点蚀）。通常只发生在软齿面（HB ＜ 350）上，点蚀出现后，不再继续发展，甚至反而消失。原因是微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区，接触应力随之降低。②扩展性点蚀。发生在硬齿面（HB＞ 350）上，点蚀出现后，因为齿面脆性大，凹坑的边缘不会被碾平，而是继续碎裂下去，直到齿面完全损坏。

3 磨损

齿面的磨损是由于金属微粒、尘埃和沙粒等进入齿轮的工作表面所引起的。齿面不平、润滑不良等也是造成齿面磨损的原因；此外，联轴器不对中、联轴器磨损以及扭转共振等，会在齿轮啮合点引起较大的扭矩变化，或使冲击加大，将加速磨损。

齿轮磨损后，齿的厚度变薄，齿廓变形，侧隙变大，会造成齿轮动载荷增大，不仅使振动和噪音加大，而且很可能导致断齿。

4 齿面胶合

齿面胶合（划痕）是由于啮合齿面在相对滑动时油膜破裂，齿面直接接触，在摩擦力和压力的作用下接触区产生瞬间高温，金属表面发生局部熔焊粘着并剥离的损伤。

齿面胶合往往发生在润滑油黏度过低、运行温度过高、齿面上单位面积载荷过大、相对滑动速度过高、接触面积过小、转速过低（油带不起来）等条件下。齿面发生胶合后，将加速齿面的磨损，使齿轮传动很快地趋于失效。

5 轴承的失效及联轴器对中

联轴器的对中以及轴承的失效也是造成齿轮损坏故障的重要原因。当齿轮箱轴承出现故障时，常会产生有规律的冲击，当动能较大，联轴器对中不良，轴承会出现严重故障，此时会加速齿轮的损坏，使齿轮及早失效。