农业机械齿轮失效原因及措施范文

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摘要:

农业机械齿轮失效的形式，主要有齿牙折断、齿面胶合、齿面磨损、烧伤等。通过对齿轮失效原因的分析，提醒机械操作者使用中做好预防工作，延长齿轮使用寿命。

关键词:

农业机械;齿轮失效;预防措施

齿轮主要用于传递空间任意两轴间的运动和动力，具有传动比恒定、效率高、运行平稳等优点，是现代机械中应用最广泛的一种传动形式。拖拉机、汽车上用到齿轮传动的部件有驱动桥、变速器、发动机、方向机等总成。齿轮在工作过程中，两个相对啮合的轮齿相互接触，并在其切线方向存在滑动。在外加载荷的作用下，除在轮齿根部产生弯曲应力外，齿面上因有相对滑动而产生摩擦力，因相互接触而产生接触应力。在上述各应力的作用下，齿轮轮齿的失效有，齿牙折断、齿面胶合、齿面磨损、烧伤等。

1齿轮失效原因分析

(1)齿牙折断。①过载折断。短期过载或严重超载，或沿接触线有严重的载荷集中现象，都可能使轮齿发生过载折断。过载可以有以下几种情况引起轮齿断裂:突然的冲击过载荷;由于轴承损坏引起的轮齿过载荷;由于轴的弯曲引起的过载荷;在两个配对齿轮间有大块异物引起的过载荷。过载折断的断面呈粗晶粒组织，常发生于高硬度的钢制齿轮或铸铁齿轮。对于渗碳或碳氮共渗齿轮，当齿轮轮齿心部硬度低时，在渗层容易出现裂纹，最后使整个轮齿断裂。②疲劳折断。当齿根处的交变应力超过了材料的疲劳极限时，齿根圆角处会产生疲劳裂纹，裂纹不断扩展，最终导致齿根弯曲疲劳折断。斜齿圆柱齿轮和人字齿轮(接触线倾斜)的齿根裂纹往往沿倾斜方向扩展，其断面比较平滑，可以看到裂纹起点的周围有贝壳式花纹。疲劳折断是由设计不当、某种程度的过载、轮齿一端接触及齿根过渡部分曲率半径过小等因素引起的。

(2)齿面胶合。在低速的齿轮传动中，由于轮齿接触不良或齿面几何形状不规则，使正常齿面间局部压力过大，不能形成完好的润滑油膜，或由于润滑油黏度太低，不能形成足够的油膜厚度，导致齿面间金属直接接触，使局部产生高温而熔焊，并在滑动方向撕开而形成沟痕，这即为冷胶合。齿面胶合多发生在精度低的调质钢齿轮传动中。在高速重载的齿轮传动中，可能使瞬间温度升高致使油膜破裂，造成两接触表面的金属熔焊并沿滑动方向撕裂而形成沟痕，这即为热胶合。

(3)齿面磨损。一般定义为轮齿接触表面材料的耗损。如果灰尘、脏物进入啮合区，在滑动速度的作用下，齿面会出现严重磨损，这种磨损称为磨粒磨损。齿厚磨损过多会发生折断。根据磨损机理可以分为磨料磨损、刮伤(润滑油中含有硬的异物颗粒造成)和腐蚀磨损(润滑供油不足或使用黏度太低的润滑油、配对齿轮间隙不够等条件下发生)。毁坏性磨损可能由于润滑油使用不当、齿轮设计和选材不当等引起。

(4)齿面烧伤。它是由于过载、超速或不合适的润滑所产生的过度摩擦引起局部温度过高造成的，所达到的高温足以引起淬火钢变色和过回火或重新淬火。烧伤会加速表面疲劳失效。对于渗碳淬火齿轮，渗碳淬火后的金相组织最好为细致马氏体上均匀分布细小颗粒状碳化物加适量的残留奥氏体。碳氮共渗比气体渗碳可得到更好的耐磨性能。

(5)齿面塑性变形。表面金属在重载荷作用下屈服会使表面产生塑性变形。软齿面齿轮由于短期过载或齿面摩擦系数较大，可能出现表层金属沿滑动方向流动而出现塑性变形。根据齿轮工作面塑性变形后的外形特征可以分为三种主要类型，即压塌和飞边变形、波纹变形和起皱变形。齿轮齿面产生塑性变形的原因有三点:热处理原因、润滑不当、过载。热处理原因主要是由于齿面硬度低于技术要求，如表面脱碳、贫碳或热处理工艺操作的失误造成的齿面硬度偏低等。低硬度齿轮容易出现齿面点蚀。高硬度齿轮则容易出现齿根折断。高速重载齿轮则容易出现齿面胶合。在某些密封条件较差或工作环境比较恶劣下的齿轮，则先出现严重磨损继而出现齿根折断。

2预防措施

上述几种情况是齿轮的常见失效形式。在实际中，每种失效形式都不是单独产生的，而常常是几种同时存在。因此，防止齿轮失效，主要做好以下几项工作。

(1)做好齿轮的润滑工作，保证使用的润滑油的质与量。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，在使用中，要按技术要求经常检查润滑油的油位和质量。

(2)要认真执行操作规程，避免长时间超负荷作业和突然受到外力作用。对于工作负荷不平稳的齿轮驱动装置，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，或者长期过载导致轮齿根部疲劳裂纹、断裂。

(3)做好齿轮装配工作。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。因此，在修理装配时，齿轮要严格进行检验，做到不合格的齿轮不装;不清洁的齿轮不装。齿轮上的各种紧固装置都要可靠地锁紧，防止齿轮在工作中脱落造成意外损失。与齿轮相关的各个止推垫(圈)不要漏装和装反，以防齿轮不能全齿啮合而加速磨损。装配后应检查齿轮的转动情况，如有卡滞现象应及时排除。

作者:龚昌俊 单位:吐鲁番市高昌区农牧机械管理局