分析齒輪的五種失效形式

    一、齒的折斷輪齒的折斷

    一般發(fā)生在齒根部分，因為齒根的彎曲應力最大，而且是應力集中之源。輪齒的折斷由三種情況：過載折斷、疲勞折斷、局部折斷。為了防止輪齒發(fā)生折斷，一方面可以采取工藝措施，例如在齒根部的圓角不易過小、提高齒面加工精度，以降低應力集中、 從而消除產生疲勞裂紋之源。另一方面在設計齒輪傳動時，應通過限制輪齒根部的彎曲應力，使其小于材料的許用應力的強度準則，對輪齒進行強度計算或核驗。

    二、齒面點蝕

    齒面點蝕（也稱接觸疲勞）是潤滑良好的閉式齒輪傳動中軟齒面（表面硬度 HB<350）常見的損壞形式。點蝕一般發(fā)生在靠近齒面節(jié)線的齒根表面上。實踐證明，新齒輪在運轉一段時期以后，有時會發(fā)現點蝕的痕跡。但如果繼續(xù)運轉下去，點蝕不再繼續(xù)發(fā)展，甚至反而消失。這種點蝕一般稱為初始點蝕 （也稱為收斂性點蝕或停留性點蝕） .初始點蝕通常發(fā)生在軟齒面上，發(fā)生這種點蝕的原因是由于工作初期，齒面偏離漸開線曲面較大，在若干個微凸起處產生較大的接觸應力而引起的。當齒面經過一段時間跑合后，微凸起處逐漸變平，從而擴大了接觸區(qū)。又由于磨損、碾壓等原因使其表面接觸趨于良好，高峰接觸應力隨之降低，因而促使點蝕停止發(fā)展。對于中、低速齒輪傳動，此種齒輪仍可繼續(xù)工作。硬齒面（HB>350）上一般不發(fā)生初始點蝕。這是因為，當齒面出現小凹坑以后，由于材料的脆性，凹坑的邊緣不會被碾平，而要繼續(xù)碎裂下去，一直到齒面完全損壞為止。這種點蝕一般稱為擴展性點蝕。當發(fā)生嚴重的擴展性點蝕后，齒輪除發(fā)生強烈的震動和噪音外，并可能出現齒的折斷。當齒輪的熱處理工藝不符合要求時，硬齒面齒輪沿硬化層和心部的交界層處，齒面有時會成片剝落，被稱為片蝕。在開式齒輪傳動中，齒面的點蝕還來不及出現或擴展就被磨去。因此，在開式齒輪傳動中，一般不會發(fā)生點蝕損壞現象。一般來說，提高齒面的硬度和光潔度，盡可能采用大變位系數，借以改善輪齒齒面的抗點蝕性能，以及采用粘度大的潤滑油等措施，都有助于防止齒面發(fā)生疲勞點蝕。在設計齒輪傳動時，應通過限制齒面的接觸應力，使其小于材料的許用應力的強度準則，對齒面進行接觸疲勞強度的計算或校核。

    三、齒面磨損

    導致齒面磨損的原因有：在開式齒輪傳動中，由于齒輪外露，因而金屬微粒、污物、灰塵等易于進入齒的工作表面間， 而引起磨粒磨損。 在閉式傳動中，輪齒間的嚙合，在齒面間除滾動外還有相對滑動， 從而發(fā)生摩擦， 使齒面磨損。如齒輪潤滑良好，齒面光潔度比較高，則有助于減緩齒面的磨損。齒面發(fā)生嚴重磨損后，將是正常的漸開線曲面齒廓變形，齒側間隙增大，齒厚減薄，并將引起沖擊和震動，使用壽命下降。通常，當齒輪齒面磨損而使齒面精度下降一級，此齒輪即告失效。

四、齒面的膠合

    齒面的膠合損壞多出現在高壓（重載）、潤滑不良；或高壓、低速不能形成油膜的狀況下，是相互滑動的金屬表面發(fā)生直接接觸， 局部金屬粘合在一起，較軟的齒面就會被較硬的齒面一塊塊的撕下，形成很粗糙的表面。齒面發(fā)生膠合后，將加速齒面的磨損，使齒輪傳動趨于失效。此外，在高壓、大滑動速度下，易使金屬表面局部溫度急劇升高，而潤滑油的粘度因此顯著下降，齒面間的油膜破裂，也會發(fā)生齒面膠合。齒面膠合損壞也可分為初始膠合及擴展性膠合兩種：（1）初始膠合：當齒面跑合或者建立了充分的潤滑條件后，齒面膠合就不再發(fā)展，原來已經出現的輕微的膠合線還可能被磨掉。 （2）擴展性膠合：它的特點是齒面布滿膠合線， 甚至會連成一片， 齒面會嚴重變態(tài)。在此情況下，齒面精度下降，震動及噪音增大，齒面溫度急劇上升，傳動的摩擦功耗顯著增大。防止齒面膠合的方法是：控制齒輪傳動的溫升，在低速時采用高粘度潤滑油，在中、高速或低速重載時，采用具有抗膠合添加劑的潤滑油。

    五、齒面的塑性變形

    綜上分析，齒輪傳動的幾種失效形式可以得出，輪齒的每一種損壞形式的出現并不是孤立的。通過以上對齒輪輪齒的失效形式的分析，我們加深了齒輪傳動知識的的學習，掌握了有關齒輪失效的幾種形式及其解決辦法。這時我們再通過下面學習、掌握齒輪完好標準的要求、進行檢測齒輪傳動嚙合接觸斑點及間隙問題時，就會準確明了、掌握實習操作的主動權。通過教導學生深入學習齒輪傳動知識、明確標準要求，以及實際操作方法和要求。再經過教師的規(guī)范性指導，并隨之指正不足之處，同時要求學生在實習工作中時刻注意安全事項。只有這樣再通過學生的不懈努力，積極進行技能訓練， 才能在齒輪減速箱課題考核中，以及技能鑒定中取得優(yōu)異的成績。