齿轮齿面耗损的迹象
齿轮失效
[复习引入]齿轮传动过程中，若轮齿发生折断、齿面损坏等现象，则齿轮失去了正常的工作能力，称为失效。
齿轮传动的失效，主要是轮齿的失效。
常见的齿轮失效形式如下:[讲授新课]一、齿面点蚀1、概念齿轮在运转过程中受到周期性变化的接触应力作用，当接触应力超过材料的接触疲劳强度时，会在齿轮表面或次表层上产生疲劳裂纹。
疲劳裂纹不断扩展、延伸，最终使小块金属剥落，形成麻点和斑坑，这种现象叫做齿面的疲劳点蚀。
2、预防措施：选择合适的材料及提高齿面硬度，减少表面粗糙度值，选择黏度高的润滑油并采用适当的添加剂。
二、齿面磨损1、概念齿轮传动过程中，相互接触的两齿面产生一定的相对运动，即产生滑动摩擦，使齿面发生磨损。
当磨损严重时，轮齿失去了准确的渐开线齿廓形状，从而产生冲击和噪音，甚至发生齿轮折断。
（开式齿轮的主要失效形式）2、预防措施：提高齿面硬度，减少表面粗糙度值，采用合适的材料组合，改善润滑条件和工作条件等。
三、齿面胶合1、概念齿轮在很大压力下，齿轮上的润滑油被挤走，两齿面金属直接接触，局部产生瞬时高温，致使两齿面发生粘连。
随着齿面的相对滑动，较软齿轮的表面金属会被熔焊在另一轮齿的齿面上形成沟痕，这种现象叫做齿面胶合。
（高速和低速重载的齿轮传动）2、预防措施：选用高黏度的润滑油或在油中加抗胶合添加剂，选用不同材料是两轮不易粘连，提高齿面硬度，降低表面粗糙度，改进冷却条件等。
四、齿面塑变1、概念当齿轮的齿面较软时，在重载情况下，可使表层金属沿着摩擦力方向发生局部塑性流动，出现塑性变形。
2、预防措施：提高齿面硬度，采用粘度大的润滑油，尽量避免频繁启动或过载。
五、轮齿折断1、概念齿轮的一个或多个齿的整体或其局部的断裂。
齿根处受力最大，在根部分容易发生轮齿折断。
（严重冲击、短期过载；轮齿长时间工作经反复弯曲，使根部发生疲劳折断）2、预防措施：选择适当模数和齿宽，采用合适的材料及热处理方法，减少齿根应力集中，齿根圆不宜过小，应有一定要求的表面粗糙度。
齿轮传动的失效形式
齿轮传动过程中，若齿轮发生折断、齿面损坏 等现象，使齿轮失去了正常的工作能力，称为失 效。 齿轮传动的失效主要轮齿失效。其主要形式有： 轮齿折断 齿面磨损 齿面点蚀 齿轮的失效形式 齿面胶合 齿面塑性变形
失效形式之一：齿轮折断
折断的现象：产生裂 纹→扩展→断齿 折断的原因： （1）疲劳折断：根部 应力集中；齿轮受 多次重复弯曲应力 作用。 （2）突然过载或冲击 折断。
靠近节线的齿根部位
齿面点蚀的后果：
振动、噪音增大 ，传动不平稳，承载 能力下降
改善措施：
1、提高齿面硬度和接触强度 2、采用合适的润滑油（提高润滑油粘 度） 3、减小齿面粗糙度
失效形式之四：齿面胶合 胶合现象：齿面沿相 对滑动方向粘焊、 撕脱，形成伤痕。 形成原因： （1）高速重载使油膜 破坏，两齿面金属 直接接触并粘接 （2）低速重载不易形 成油膜，使齿面冷 胶合 （3）齿面间相对滑动
失效形式之三：齿轮点蚀
点蚀的现象：靠近节线的 齿面或齿根部位出现麻 点状小坑。 产生的原因： （1）齿面受交变应力接触 应力作用，产生接触疲 劳裂纹 （2）靠近节线附近滑动速 度小，油膜不易形成， 摩擦力大，易产生裂纹 （3）润滑油进入裂纹，形 成封闭高压油腔，润滑 油的楔挤作用使裂纹扩 展
入
齿面点蚀 发生的部位：
齿 轮 的 失 效 形 式
主要发生在高速重 齿面胶合： 载的闭式齿轮传动中 是开式齿轮传动中 齿面磨损： 的主要失效形式 主要出现在低速重载 齿面塑变： 频繁启动的场合
提高齿面硬度、降低啮合表面的滑动系数 经常更换润滑油
提高齿面硬度、 提高润滑油的粘度或采用 极压润滑油
塑性变形
齿面塑变的后果： 齿形被破坏，传动不平稳，齿夺取减 薄，抗弯能力下降，轮齿易折断 改善措施： 1、提高齿面的硬度 2、采用黏度高的润滑油
齿轮传动系统的损伤诊断与修复
齿轮传动系统的损伤诊断与修复齿轮传动系统是实现机械传动的关键组件之一，其稳定性和可靠性直接影响到整个机械设备的工作效率和寿命。
然而，长期运行以及不良工况下容易引起齿轮传动系统的损坏，严重影响设备运行。
因此，及时准确地诊断和修复齿轮传动系统的损伤至关重要。
一、齿轮传动系统损伤类型齿轮传动系统可能出现的损伤类型主要包括齿面磨损、齿面斜面、断齿、脱齿、龟裂、金属疲劳等。
这些损伤不仅会导致齿轮传动系统的工作噪音增加、传动效率降低，甚至可能造成传动系统完全失效。
二、齿轮传动系统损伤诊断方法1. 视觉检查：通过直接观察齿轮表面是否有异常磨损、断裂、龟裂等情况，初步判断齿轮传动系统是否存在损伤。
2. 振动分析：利用振动传感器监测齿轮传动系统的振动情况，通过分析振动信号的频谱、幅值等特征可以诊断出齿轮系统的损伤情况。
3. 温度监测：通过监测齿轮传动系统的工作温度，可以判断是否存在过热现象，进而推测可能的损伤类型。
4. 润滑油分析：定期对齿轮箱内的润滑油进行化验，可以了解齿轮传动系统的磨损情况，判断是否存在金属颗粒、水分等异常情况。
5. 音频分析：通过录音设备获取齿轮传动系统运行时的声音，结合专业软件进行处理分析，可以诊断出齿轮是否存在异常摩擦、碰撞等损伤。
三、齿轮传动系统损伤修复方法1. 针对不同损伤类型选择适当的修复方法，如使用研磨、加固焊接、更换零部件等方式。
2. 修复前需要将齿轮传动系统进行彻底清洗，去除杂质和残留物，保证修复效果。
3. 修复后进行动平衡和磨合处理，确保齿轮传动系统恢复正常运行状态。
4. 对于无法修复的严重损伤，需要及时更换受损零部件，确保齿轮传动系统的可靠性。
5. 制定定期保养计划，加强维护保养工作，降低齿轮传动系统的损伤风险，延长设备使用寿命。
总之，齿轮传动系统的损伤诊断与修复工作是确保设备正常运行的关键环节，只有及时准确地诊断问题，并采取有效的修复措施，才能保障齿轮传动系统的稳定性和可靠性，延长设备的使用寿命，降低维修成本，提高工作效率。
关于大型开式齿轮常见损伤及润滑的建议
关于大型开式齿轮常见损伤及润滑的建议一、磨损磨损是指由于机械、化学或其它因素导致材料的慢速损失，齿轮表面发生改变。
并非所有的磨损都定义为损伤，对于大型开式齿轮，齿轮运行初期发生的正常磨损有利于改善设备运行状态和润滑条件。
1．正常磨损这种磨损发生在齿轮运转的早期阶段，粗糙的开式齿轮表面的机加工痕迹逐渐消失，齿面呈光亮状态，常称为跑合磨损。
磨光和中等磨损都属于正常磨损类型。
正常磨损的形貌特征：磨光是一种缓慢的磨合，两接触齿面的凹凸不平逐渐被磨去，机加工痕迹逐渐消失，齿面粗糙度大为降低，因此产生光滑的齿面，磨光对改善齿轮的运转状态有积极的促进作用，左下图为磨光图片实例。
中等磨损齿面的特征是两齿面都有金属移失，在节曲面附近出现一条连续的条带，如右下图。
在寿命以内的正常磨损并不影响齿轮的使用。
图1齿轮运转早期阶段的正常磨损类型用于转窑类设备驱动的齿轮精度在 8~9级(AGMG 2000)，用于管磨类设备的齿 轮精度在9~10级(AGMG 2000)。
因此，大型开式齿轮副在运转初期，接触面积小， 存在局部过载，高点的局部接触应力往往超过材料的接触疲劳强度，疲劳裂纹就会 陆续出现。
若此类疲劳裂纹不能快速消除，疲劳裂纹会持续发展成点蚀损伤。
因此，对于新制大型开式齿轮或翻面使用的齿面，克鲁勃提出：在齿轮的运行 初期，必须通过磨合过程来达到磨光的目的，借助专用磨合润滑剂快速降低表面粗 糙度、提高接触比例，防止出现初期损伤，为后期取得良好润滑状态创造条件。
2. 磨料磨损磨料磨损是指由于混在润滑剂中的坚硬颗粒(如砂粒、锈蚀物、金属杂质等)， 在齿面啮合时的相对运动中， 使齿面材料发生遗失或错位。
齿面上嵌入坚硬的颗粒,Q 磨光实例 M 中等磨损实例也会造成磨料磨损。
磨料磨损的形貌特征：齿面出现不同尺寸的分散凹坑，其边缘比较圆滑。
图2齿轮磨料磨损实例此种损伤类型与润滑无关，且不会持续扩展，但降低了齿轮的接触比例，可采取如下预防性措施：1）在设备的安装阶段，清除齿轮副和齿轮罩上的杂质；2）若采用喷射润滑或循环润滑方式，需做好润滑系统相关部件的清洁工作，避免杂质混入。
简析机械齿轮故障的机理及其特性
简析机械齿轮故障的机理及其特性近几年来，我国的市场经济日益繁荣，科学技术水平不断提升，机械制造行业也进入了快速发展阶段。
在进行机械制造时，机械齿轮是重要的元件，如果齿轮出现了故障，就会影响机械制造的效率和水平，阻碍机械制造行业的可持续发展。
齿轮在出现故障时会发生振动，振动的频率不同，齿轮故障类型也不同，为了对齿轮故障进行精确分析，采用科学的应对举措，了解机械齿轮故障机理及其特性势在必行。
1 齿轮出现故障后的常见表现1.1 齿面破损在机械制造的过程中，会出现齿面破损的问题。
在机械制造的过程中，为了提高工作效率，加速齿轮运转，经常要应用润滑油等对齿轮进行润泽。
一些润滑油的质量较差，里面存在大量的污浊物体，当对齿轮添加润滑油时，润滑油中的污浊物体会进入到齿轮之中，加大齿轮之间的缝隙，导致齿面发生磨损，如果齿轮处在高速运转的状态下，润滑油中的污浊物甚至会导致齿轮的断裂。
1.2 齿面划痕在机械制造的过程中，会出现齿面划痕的问题。
在齿轮工作的过程中，轮齿会高速运转，而高速运转会产生大量的热量。
在齿轮的表面附着一层润滑油，一些润滑油对温度的敏感度比较高，当热量较多，温度较高时，齿轮表面润滑油的油膜会出现破裂的情况。
当油膜破裂之后，齿轮的两个齿面会粘结在一起，如果没有对齿面进行分离，齿面的划痕将持续加深，外部摩擦力将持续加大，阻碍齿轮的正常应用。
1.3 齿面剥落在机械制造的过程中，会出现齿面剥落的问题。
齿轮在应用过程中会呈现出不同的运动状态：第一种运动状态是滚动状态；第二种运动状态是滑动状态，摩擦力的方向不同，齿轮的运动方向也不尽相同。
当节点两侧摩擦力的作用方向相反，齿轮运动会受到一个水平的推力，齿面的两侧会出现不同的脉动情况，当脉动值超过齿面的预应力，就会使齿轮材料陷入疲乏状态，出现纵向裂纹和横向裂纹。
如果此时没有将齿轮换下，继续应用齿轮，就会扩大裂纹的纵深面积和水平扩散面，形成金属剥落结构。
在齿轮表面，经常可以看到金属脱落，出现坑洼的现象，这一现象就被称为齿面点蚀，如果点蚀的面积持续扩大，连成了一片，齿轮的表面材料就会发生整体脱落。
齿轮轮齿故障模式分类及其特征
齿轮轮齿故障模式分类及其特征故障模式特征举例损坏部位示意图表面接触疲劳损伤麻点疲劳剥落在轮齿节圆附近，由表面产生裂纹，造成深浅不同的点状或豆状凹坑承受较高的接触应力的软齿面（正火调质状态）和部分硬齿面齿轮浅层疲劳剥落在轮子齿节圆附近，由内部或表面产生裂纹，造成深浅不同、面积大小不同的片状剥落承受高接触应力的重载硬齿面（表面经强化处理）齿轮硬化层剥落经表面强化处理的齿轮在很大接触应力作用下，由于应力/强度比值大于0.55，在强化层过渡区产生平笔于表面的疲劳裂纹，造成硬化层压碎，大块剥落承受高接触应力的重戴硬齿面（表面经强化处理）齿轮齿轮弯曲断裂疲劳断齿表面硬化（渗碳、碳氮共渗、感应淬火等）齿轮，一般在轮齿承受最大交变弯曲应力的齿轮根部产生疲劳断裂。
断口呈疲劳特征承受弯曲应力较大的变速箱齿轮和最终传动齿轮等过载断齿一般发生在轮齿承受最大弯曲应力的齿根部位，由于材料脆性过大或突然受到过载和冲击，在齿根处产生脆性折断，断口粗糙变速箱齿轮等磨损磨粒磨损润滑介质中含有类角硬质颗粒和金属屑粒，尤如刀刃切削轮齿表面，使齿面几何形状发生畸变，严重时会使齿顶变尖，磨得像刀刃一样在有灰沙环境工作的开式齿轮，矿山机械传动齿轮等腐蚀磨损在润滑介质中含有化学腐蚀成分，与材料表面发生化学和电化学反应，产生红褐色腐蚀产物（主要是二氧化铁），受啮合磨擦和润滑剂的冲刷而脱落在化学腐蚀环境中工作的齿轮胶合磨损轮齿表面在相对运动时，由于速度大，齿面接触点局部温度升高（热粘合）或低速重载（冷粘合）使表面油膜破坏，产生金属局部粘合而又撕裂，一般在接近齿顶或齿根部位速度大的地方，造成与轴线重直的刮伤痕迹和细小密集的粘焊节瘤，齿面被破坏，噪音变大高速传动齿轮、蜗杆等齿端冲击磨损变速箱换档齿轮在换档时齿端部受到冲击载荷，使齿端部产生磨损、打毛或崩角变速箱换档齿轮受多次换档冲击载荷作用齿面塑性变形塑性变形在瞬时过载和磨擦力很大时，软齿面齿轮表面发生塑性变形，呈现凹沟、凸角和飞边，甚至使齿轮扭曲变形造成轮齿塑性变形软齿面齿办过载压痕当有外界异物或从轮齿上脱落的金属碎片进入啮合部位，在齿面上压出凹坑，一般凹痕线平，严重时会使轮齿局部变形齿轮啮合时有异物压入塑变折皱硬齿面齿轮（尤其是双曲线齿轮）当短期过载磨擦力很大时，齿面出现塑性变形现象，呈波纹形折皱，严重破坏齿廓硬齿面齿轮过载通过对汽车拖拉机的931个齿轮损坏实例进行统计分析，得出了齿轮子的各故障式比例。
齿轮轮齿的失效
五、轮齿折断
产生原因及现象： 变载（疲劳、 过载）
发生场合：开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中
小结： 齿 齿面损伤 轮 失 效 形 式 轮齿折断
齿面点蚀 齿面磨损 齿面胶合 塑性变形
齿轮轮齿的失效形式
齿轮传动过程中，若齿轮发生折断、 齿面损坏等现象，则齿轮失去了正常 的工作能力，称为失效。
主要形式：齿面损伤、轮齿折断
一、齿面点蚀
产生的原因及现象：
发生场合：闭式传动
二、齿面磨损
产生原因及现象： 铁屑、灰层进入，啮合齿面 间的相对滑动摩擦而产生磨 损，齿形变瘦
发生场合：开式传动
三、齿面胶合
产生原因及现象： 高速重载时散热不好，低速重载时，压 过大，使油膜破坏，金属熔焊在一起而发 生胶合。
发生场合：高速、低速重载齿轮
发生部位：靠近节线的齿顶面
四、齿面塑性变形（飞边）
产生原因及现象： 较软齿面的齿轮在频繁起动 和严重过载，由于齿面很大 压力和摩擦力的作用使齿面 金属局部塑性变形
开式齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损
开式齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损齿轮传动作为目前最常用的传动方式之一，具有结构简单、传动效率高、传动精度高等优点，在工业生产和机械设计中得到了广泛的应用。
然而，齿轮传动也存在一些主要的失效形式，其中齿面磨损是其中的一种。
本文将针对开式齿轮传动的主要失效形式—齿面磨损进行探讨，并对齿面磨损的原因、影响以及预防措施进行分析和总结。
一、齿面磨损的原因1.1齿轮材料选择不当齿轮传动中使用的材料是造成齿面磨损的主要原因之一。
材料的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能直接影响着齿面磨损的程度。
如果选择的材料硬度不足、韧性差或者耐磨性不够，就容易导致齿轮表面的磨损加剧。
1.2加工质量不良齿轮在加工、热处理等工艺过程中，如果存在工艺上的缺陷或者质量控制不到位，就容易导致齿轮表面出现裂纹、氧化层、高应力集中等缺陷，从而影响齿轮的使用寿命。
1.3润滑油质量差齿轮传动的润滑是保证其正常运转和延长使用寿命的重要条件，如果润滑油质量不佳、粘度不匹配或者污染严重，就会导致摩擦增加和磨损加剧。
1.4工作环境恶劣齿轮传动常常处于高温、高负荷、高速运转等恶劣工作环境下，这种极端条件容易导致齿轮表面磨损加剧，从而影响其使用效果。
1.5运转过程中的冲击载荷齿轮传动在运转过程中，由于载荷冲击、过载、频繁启停等原因引起的冲击负荷也是齿面磨损的主要原因之一。
长期的冲击负荷会导致齿面微裂纹的扩展和齿面磨损的加剧。
二、齿面磨损的影响2.1降低传动效率齿面磨损会导致齿面粗糙度增加、齿轮啮合几何形状的变化，造成齿轮传动效率的降低。
2.2噪音增加齿轮传动在运转过程中，由于齿面磨损导致啮合偏差增加，轴向载荷和径向载荷增加，从而引起齿轮的振动和噪音的增加。
2.3导致齿轮脱落齿面磨损严重的齿轮在工作时，由于载荷的作用会出现表面材料的破裂和脱落，从而导致齿轮失效。
2.4缩短使用寿命齿面磨损会导致齿轮的几何形状发生变化，降低了齿轮的强度和耐磨性，导致其使用寿命缩短。
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齿轮齿面耗损的迹象
齿轮在制造和使用过程中，都可能受到不同程度的损伤，当损伤到达一定程度时，齿轮就可能失效。
齿轮在制造和使用过程中，有以下几种损伤迹象：
1.齿面耗损的迹象。
滑动磨损（跑合磨损、磨料磨损、过度磨损、中等磨损、严重擦伤、干涉磨损）、腐蚀（化学腐蚀、微动腐蚀、鳞蚀）、侵蚀（气蚀、冲蚀）、电蚀、过热；
2.胶合，永久变形（压痕、塑性变形、起皱、飞边）；
3.齿面疲劳。
点蚀（初期点蚀、扩展性点蚀、微点蚀）、片蚀、剥落、表层压碎；
4.裂缝和裂纹。
淬火裂纹、磨削裂纹、疲劳裂纹；
5.轮齿折断。
过载折断、轮齿剪断、抹断、疲劳折断。
兆威机电通过在齿轮及齿轮箱领域十二年的专业设计、开发、生产，通过行业的对比及大量的实验测试数据设计开发出行星牙箱,减速牙箱,牙箱电机,齿轮箱电机,减速齿轮箱电机,微型直流减速电机,齿轮减速电机。