齿轮传动失效分析及预防
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开式齿轮传动是一种常见的传动方式，主要由齿轮、齿轮轴、齿轮支架、轴承等部件组成。
它具有传动效率高、传动比稳定、传动平稳等优点，因此在各种机械设备中得到广泛应用。
然而，随着使用时间的增长，开式齿轮传动也会出现各种失效形式，其中齿面磨损是较为常见的一种。
本文将对开式齿轮传动的齿面磨损失效形式进行分析，并提出相应的预防和修复措施。
一、齿面磨损的原因开式齿轮传动在长时间使用后，齿轮的齿面会出现磨损。
这主要是由于以下几个原因：1.负载过大：当齿轮传动系统承受超过其设计负荷的负载时，齿轮的齿面容易出现磨损。
这是因为超负荷会导致齿轮在传动过程中受到过大的扭矩，从而导致齿面的磨损加剧。
2.使用环境恶劣：在潮湿、腐蚀或者灰尘较多的环境中使用齿轮传动系统容易导致齿轮齿面的磨损。
例如，潮湿的环境容易导致齿轮表面产生腐蚀或者生锈，而灰尘的积聚则会加速齿轮表面的磨损。
3.润滑不良：润滑油起着降低齿轮摩擦和磨损的作用，但是当润滑油的精度、质量和使用方法不当时，会导致齿轮齿面的磨损。
4.轴承故障：当齿轮传动系统中的轴承发生故障时，会导致齿轮在传动过程中受到过大的振动和冲击，从而加剧齿面的磨损。
以上几点是导致开式齿轮传动齿面磨损的主要原因，针对这些原因，可以采取一些措施来预防齿面磨损的发生。
二、预防齿面磨损的措施1.合理选用齿轮：在设计齿轮传动系统时，应根据传动负载和使用环境的特点，选择合适的齿轮。
同时，要根据实际使用情况来确定传动比，以避免齿轮传动系统承受过大的负载。
2.加强维护管理：定期对齿轮传动系统进行维护和保养，及时更换磨损严重的齿轮，定期检查轴承的运转状态，并对润滑油进行定期更换和补充。
3.加强润滑：在采用齿轮传动系统时，应根据实际使用情况和环境特点，选择适当的润滑油，并确保润滑油的使用方法正确，及时补充和更换润滑油。
4.加强环境保护：在使用齿轮传动系统时，应尽量避免使用环境恶劣的条件，并加强对环境的保护，定期清洁齿轮传动系统，减少腐蚀和灰尘的积聚。
齿轮失效常见的形式及预防措施
1.5 塑性变形齿⾯塑性变形主要出现在低速重载、频繁启动和过载的场合。
当齿⾯的⼯作应⼒超过材料的屈服极限时，齿⾯产⽣塑性流动，从⽽引起主动轮齿⾯节线处产⽣凹槽，从动轮出现凸脊。
此失效多发⽣在⾮硬⾯轮齿上，齿轮的齿形严重变形，特别是左右不对称时应更换新件。
上⾯阐述的⼏种主要轮齿失效形式，在⼀般情况下，不仅可以修复，且在不能改变齿轮材料、加⼯⼯艺的条件下通过提前预防来延迟齿轮失效不利情况的发⽣，提⾼齿轮使⽤寿命。
2、预防齿轮失效措施2.1 提⾼齿轮安装精度2.2 合理选材齿轮材料的选择，要根据强度、韧性和⼯艺性能要求，综合考虑。
结合我国实际，宜选⽤低碳合⾦渗碳钢。
对于承受重载和冲击载荷的齿轮，采⽤以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合⾦渗碳钢为主的钢材；对于负载⽐较稳定或功率较⼩，模数较⼩的齿轮，亦可选⽤⽆Ni的Ni-Mn钢。
⽤这种钢材制造的齿轮与普通电炉钢制造的齿轮相⽐，其接触和弯曲疲劳寿命可提⾼3-5倍，齿轮极限载荷可提⾼15%-20%。
2.3 热处理通过热处理⼯艺，可以改善齿轮材质，适当提⾼硬度，消除或减轻齿⾯的局部过载，提⾼齿⾯的抗剥落能⼒。
例，对煤矿机械中的齿轮，深层渗碳淬⽕，可减⼩齿轮硬化，提⾼芯部硬度，较⼩的过渡区残余拉应⼒和充⾜的硬化层深度。
2.4 根据实际情况选择齿轮油据资料显⽰，机械故障的34.4%源于润滑不⾜，19.6%源于润滑不当，换句话说，以54%的机械故障是由于润滑问题所致。
因此，选择好的齿轮油对提⾼齿轮使⽤寿命有重要的意义。
2.5 修复为了确保齿轮的强度和硬度，决定采⽤氩弧焊合⾦焊丝堆焊修复，后⽤磨光机整形处理⽅案，这样焊后的齿轮轮齿少不经热处理达到较⾼的硬度和强度。
通过对齿轮失效形式的分析，可提⾼准确判别设备故障的能⼒，及时解除故障，提⾼经济效益。
机械基础-齿轮传动失效分析
二、齿面点蚀
产生原因 接触应力——疲劳裂纹 ——裂纹扩展——麻点状小坑
二、齿面点蚀
发生场合及产生部位
发生在：闭式齿轮传动中 靠近节线的齿根面处
二、齿面点蚀
预防措施
提高齿面硬度 降低表面粗糙度值 改善润滑条件 改变设计参数
轮齿折断
齿面点蚀
齿面磨损
齿面胶合
塑性变形
一、轮齿折断
产生原因 疲劳折断 过载折断
一、轮齿折断
硬齿面（齿面硬度＞350HBW）闭式传动齿轮，失效形式是轮齿折断
发生场合及产生部位 发生在：开式齿轮传动和 闭式硬齿面齿轮传动中 直齿轮：全齿折断 斜齿轮：局部折断
一、轮齿折断
硬齿面（齿面硬度＞350HBW）闭式传动齿轮，失效形式是轮齿折断
带式输送机的设计
学习导图
CONTENTS
一、轮齿折断 二、齿面点蚀 三、齿面磨损 四、齿面胶合 五、塑性变形 六、总结
任务导入
某齿轮箱，齿轮使用一段时间后发生如下损坏，请分析失效形式，产生原因， 提出防止失效措施。
任务导入
齿轮设计首要考虑齿轮在传动中不发生失效，常见的齿轮失效一般发生在轮齿 上。
三、齿面磨损
产生原因 硬质微粒进入——轮齿表面磨损
三、齿面磨损
发生场合及产生部位
发生在：开式齿轮传动中 全齿面磨损
三、齿面磨损
预防措施
加防护装置 提高齿面硬度 减小接触应力 降低表面粗糙度值 保持润滑油的清洁
四、齿面胶合
产生原因
压力大，温度升高 ——金属相互粘连 ——粘住的地方被撕破——带状或 大面积的伤痕
四、齿面胶合
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略机械传动齿轮在使用过程中可能会出现失效问题，这些问题会影响机械传动的正常运转，甚至导致机械设备的故障。
本文将对机械传动齿轮失效问题进行分析，并提出相应的应对策略。
机械传动齿轮的失效问题主要包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面断裂、齿轮齿面剥落等。
这些问题的主要原因包括以下几个方面：1. 不合理的齿轮设计。
齿轮的设计应考虑到传动的扭矩、转速等参数，以确保齿轮运转期间不会超过其承受能力。
2. 齿轮制造质量问题。
齿轮的制造质量对其使用寿命至关重要。
如果齿轮制造过程中出现问题，如质量不合格、热处理不足等，都可能导致齿轮失效。
3. 齿轮使用不当。
齿轮在使用过程中需要注重保养和维护，否则会加速齿轮的磨损和失效。
不及时更换润滑油、不定期检查齿轮磨损情况等，都会对齿轮的使用寿命产生负面影响。
针对以上问题，我们可以采取以下应对策略：1. 合理设计齿轮。
在设计齿轮时，应根据传动的扭矩、转速等参数选择合适的材料，并进行适当的强度校核。
还需要确保齿轮的齿面硬度达到要求，以提高其耐磨性和使用寿命。
2. 严格控制齿轮制造质量。
在齿轮制造过程中，应加强质量控制，确保每个工序的合格率。
还应对齿轮进行必要的热处理，以提高其硬度和耐磨性。
3. 加强齿轮的保养和维护。
定期更换齿轮润滑油，并定期检查齿轮的磨损情况，及时进行维修和更换。
还可以采取一些预防措施，如添加润滑剂、减少齿轮负载等，以延长齿轮的使用寿命。
机械传动齿轮的失效问题是影响机械设备正常运转的重要原因。
通过合理设计齿轮、严格控制制造质量以及加强齿轮的保养和维护，可以有效降低齿轮失效的概率，延长机械设备的使用寿命。
对于机械传动齿轮的失效问题应引起重视，并及时采取相应的应对策略。
齿轮传动系统故障处理实例
齿轮传动系统故障处理实例1. 故障描述在一个工业设备中，齿轮传动系统出现了故障。
操作人员报告说，在正常运行中突然听到一声巨响，设备停止运转。
经过检查发现，主要故障部件是齿轮传动系统中的一对齿轮。
2. 故障分析2.1. 负荷过大导致齿轮损坏首先要检查传动系统的负荷是否过大。
如果负荷超过了齿轮的承载能力，齿轮就会因过大的压力而损坏。
可以通过检查传动系统的设计参数以及实际的工作负荷来判断是否存在负荷过大的问题。
2.2. 齿轮润滑不良导致齿轮磨损齿轮传动系统的润滑状态也是一个重要的因素。
如果润滑不良，摩擦会导致齿轮表面磨损，进而导致齿轮失效。
可以检查润滑系统的工作状态，包括润滑油的质量和量是否符合要求，润滑油是否有污染物等。
2.3. 齿轮配合间隙不合理导致齿轮噪音和损坏齿轮之间的配合间隙也会影响传动系统的工作。
如果配合间隙过大或过小，会产生噪音和振动，同时也容易导致齿轮的损坏。
可以通过检查齿轮的配合间隙是否符合设计要求来判断是否存在此类问题。
3. 故障处理3.1. 更换齿轮在齿轮损坏的情况下，最常见的处理方法是更换齿轮。
可以根据齿轮的类型、尺寸等参数来选择和更换合适的齿轮。
3.2. 检查和调整负荷为了避免类似的故障再次发生，还需要检查和调整传动系统的负荷。
可以根据设备的工作条件和要求来重新评估和调整工作负荷，确保不会超过齿轮的承载能力。
3.3. 检查和维护润滑系统润滑系统的工作状态直接影响齿轮的寿命和运行效果。
需要检查和维护润滑系统，包括更换润滑油、清理润滑油污染物、检查润滑油管道是否存在堵塞等。
3.4. 调整齿轮配合间隙如果发现齿轮之间的配合间隙不合理，可以进行相应的调整。
根据实际情况，可以调整齿轮的啮合方式、齿轮的安装位置等，以达到合适的配合间隙。
4. 预防措施为了预防类似故障的再次发生，可以采取以下措施：定期检查和维护传动系统，包括齿轮的磨损情况、润滑系统的工作状态等。
认真记录和分析齿轮传动系统的工作参数，及时发现和解决问题。
齿轮传动失效分析
在 任意 部位 的裂 纹 ， 可 能在 裂 纹 处产 生 应 力 集 中 ， 使 均 促
裂纹 扩展 ， 终导 致 齿 的断 裂 。 最
发 生 点 蚀 的 常 见 原 因 是 齿 表 面 硬 度 不 够 ， 齿 轮 装 配 新
精 度 不符 合 要 求 ，齿 面上 负 载 分 布不 均 匀 以及 频 繁启 动
轮齿 的抗 疲 劳折 断 能力 。
２ 齿 面 疲劳 （ 蚀 、 落 ） 点 剥
由于齿 面 的接触 应 力是 交 变 的 ，经应 力 多次 重 复后 ，
在 节线 附近 靠近 齿 根部 分 的表 面 上 ， 出现 若 干小 裂纹 ， 会
封 闭 在 裂 纹 中 的 润 滑 油 ， 压 力 作 用 下 ， 生 楔 挤 作 用 而 在 产
经 过 一 定 的 载 荷 循 环 后 ， 的 根 部 有 可 能 产 生 裂 纹 。齿 轮 齿
继续 工 作 ， 纹 向根 部纵 深 发展 。当裂纹 削 弱后 的根部 不 裂
能 承 受 弯 曲 应 力 时 ， 就 发 生 断 裂 。 此 外 ， 轮 的 淬 火 裂 齿 齿 纹 、 削 裂 纹 以 及 轮 齿 严 重 磨 损 后 ， 厚 过 分 减 薄 时 产 生 磨 齿
引起 的过载 。 对 于 软 面 齿 轮 ， 载 荷 不 大 时 ， 工 作 初 期 ， 于 相 啮 当 在 由
合 的齿 面 接 触不 良造 成 局部 应 力 过 高 而 出现 麻 点 ， 即早 期 点 蚀 。如果 在 足够 大 的载荷 作 用下 ， 面点 蚀 面积 不断 齿
扩 展 ， 点 数 量 不 断 增 多 ， 蚀 坑 大 而 深 ， 会 发 展 成 破 麻 点 就
坏 性 点蚀 。
齿轮失效分析及预防措施
可 以 通 过 对 齿 面 接 触 疲 劳 强 度 的 计 算 ， 便 采 以 取 措施 以避免齿 面 的点 蚀 ： 可 以通 过 提高 齿 面硬 也 度 和 光 洁 度 ， 高 润 滑 油 粘 度 并 加 入 添 加 剂 、 小 动 提 减 载荷 等措施 提高齿 面接触 强度 。 １ ４ 齿 面胶 合 ． （ 转 第 ３ ２页 ） 下 ４
齿 轮 失 效 分 析及 预 防 措 施
沈 武
（ 神华集 团包头矿业有 限责任公 司鄂 尔多斯李家豪煤矿 ， 内蒙古 鄂尔多斯 ０７０ ） １００
摘 要 ： 论 了齿 轮 轮 齿 失 效 的 形 式 及 原 因 ， 基 于 失 效 原 因 的 分 析 提 出 了一 些 应 对 措 施 。 讨 并 关键词 ： 齿 失效 ； 析 ； 施 轮 分 措 中 图 分 类 号 ： ４ ７． ５ ＴＧ ５ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 齿轮 是机 械传动 件之一 ， 轮传 动形式 很 多 ， 齿 应 用 广 泛 ， 具 有 效 率 高 、 构 紧 凑 、 动 比稳 定 等 特 它 结 传 点 。如 果 齿 轮 轮 齿 失 效 不 仅 会 影 响 设 备 的 使 用 ， 甚 至还 会造 成事 故 。 齿 轮传 动 的失 效 主要 是 轮齿 折 断 、 作 齿 面磨 工 损 、 蚀 、 合 和塑性 变形 等 。 点 胶
丸 、 压等 工艺措 施对 齿根 表层 进行 强化 处理 。 液
１ ２ 齿 面 磨 损 ．
图 ３ 齿面点蚀示意图
在 齿 轮 传 动 中 ， 面 随 着 工 作 条 件 的 不 同会 出 齿 现 多 种 不 同 的磨 损 形 式 ， 面 磨 损 主 要 是 由于 灰 砂 、 齿 硬屑 粒 等 进 入齿 面 间 而 引起 的磨 粒 性磨 损 ， 图 ２ 如 所示 ， 钦 是 因齿面互 相摩 擦而 产生 的跑 合性磨 损 。 其
齿轮传动中轮齿的失效分析及对策
齿轮传动中轮齿的失效分析及对策1. 前言齿轮传动是一种常见的传动方式，应用广泛。
然而，在齿轮传动过程中，由于各种原因导致的轮齿失效问题屡见不鲜，严重影响到了齿轮传动的正常运转和寿命。
因此，在深入分析齿轮传动失效原因及对策的基础上，对齿轮传动的稳定性和可靠性提高具有重要的意义。
2. 齿轮传动中轮齿失效的原因2.1. 疲劳失效疲劳失效是齿轮传动中轮齿失效的主要原因之一。
由于轮齿在正向和反向转动的过程中，承受不断的变频载荷作用，因此轮齿表面会出现间歇性应力集中，使传动装置在寿命一定时期后，出现断裂疲劳破坏，从而导致轮齿失效。
2.2. 磨损失效磨损失效是齿轮传动中轮齿失效的常见原因之一。
在传动装置长期运行的过程中，由于齿轮之间的磨擦和沉积，使轮齿表面出现磨损、腐蚀、锋利度降低等变化，从而导致轮齿失效。
2.3. 强度失效轮齿成型及热处理质量不好，致使硬度或韧性不足，内部夹杂、裂纹等缺陷，或轮毂、轮齿接触应力过高，在强的冲击载荷作用下，形成裂纹并发展成疲劳断裂，从而导致轮齿强度失效。
2.4. 设计失误齿轮传动中轮齿失效还有可能与设计失误有关。
例如，齿数过少、齿形设计不佳、材料选型不当等问题都会导致轮齿失效。
3. 对策在齿轮传动的设计、制造和使用过程中可采取以下对策以降低轮齿失效率。
3.1. 加强设计和制造质量控制在齿轮传动的设计和制造过程中，应加强品质控制，尽量减少轮齿的缺陷产生的机会，确保轮齿承受较高的载荷时不致于出现失效现象。
3.2. 改进润滑方式改善润滑方式是降低齿轮传动中轮齿磨损的有效手段。
可以采用油、油雾、油膜等不同的润滑方式，以补充齿轮之间的润滑缺陷，减少轮齿表面的磨损和腐蚀现象。
3.3. 优化热处理工艺热处理质量对于轮齿传动的寿命有着重要的影响。
在齿轮传动的制造过程中，应采用恰当的热处理工艺，以提高齿轮的韧性和强度。
3.4. 采用高效的材料和齿形设计采用合适的高效材料和齿形设计，以提高轮齿的耐疲劳和强度，这是齿轮传动中降低轮齿失效的重要措施之一。
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经验交流现代农村科技2019年第9期
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式，它具有传动平稳、传动比准确、承载能力强、工作效率高、结构紧凑等优点。
但齿轮在传动过程中也会出现传动失效的问题，且失效形式是多种多样的。
齿轮齿圈、轮辐、轮毂部分的结构尺寸通常是经验设计的，其强度和刚度较为富裕，因此在传动中极少失效。
齿轮传动的主要失效部位为轮齿，根据轮齿失效部位的不同分为齿体失效和齿面失效。
1轮齿折断
轮齿折断的类型有两种：疲劳折断和过载折断。
疲劳折断是由于轮齿受重复弯曲应力作用，当弯曲应力超过材料疲惫极限时，在轮齿齿根受拉一侧就会产生疲劳裂纹，在齿根应力集中处，裂纹加速扩展，直至轮齿折断。
过载折断是由于轮齿受短时意外严重过载或冲击时，齿轮材料较脆时，轮齿突然折断。
轮齿折断常发生在闭式硬齿面及开式齿轮传动中轮齿受拉应力一侧的齿根部位。
对于齿宽较小的直齿轮常发生全齿折断，对于齿宽较大的直齿轮、斜齿轮常发生部分齿折断。
防止轮齿折断，提高抗断齿能力的措施：当分度圆直径为定值时，减小齿轮齿数并增大齿轮模数，以便增大齿根齿厚，进而提高齿根弯曲疲劳强度；
采用正变位的方法加工齿轮，以提高齿根抗弯强度；
提高齿面硬度，进而提高齿面接触疲劳强度；增大齿根处圆角半径，以减小应力集中；提高加工精度，降低表面粗糙度，减少加工损伤，避免应力集中；提高轮齿精度和齿轮支撑刚度，进而改善轮齿载荷分布；对齿轮齿根进行强化处理；对齿轮齿芯进行热处理，提高其韧性。
2齿面点蚀
齿面点蚀是由于齿面受到脉动循环接触应力作用，当接触应力超过材料的接触疲劳极限时，就会产生细微裂纹，这时润滑油进入裂缝，形成高压封闭油腔，润滑油的楔挤作用使裂纹扩展，直至齿面材料点状剥落。
齿面点蚀常发生在闭式软齿面齿轮靠近节线的齿根面上。
之所以靠近节线是由于齿轮传动重合度小于2，节线处一般只有一对齿啮合，接触应力较大；同时由于节线处做纯滚动，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。
开式齿轮传动无齿面点蚀，原因是开式齿轮传动齿面磨损速度大于点蚀速度。
提高齿面抗点蚀能力的措施：提高齿面硬度可增大作用接触应力，进而提高齿面接触疲劳强度；采用正变位传动，减少接触应力，进而提高齿面接触疲劳强度；提高润滑油粘度；提高齿轮加工精度，降低表面粗糙度。
3齿面磨损
齿面磨损有两种类型：磨粒磨损、研磨磨损。
磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式，它是由于齿轮长期暴露在外面，砂粒、金属碎屑、灰尘等硬颗粒进入齿面而引起的齿面磨损。
研磨磨损是由于齿面相互搓削引起的，它是一种不可避免的损耗现象。
齿面磨损会使齿廓失真，瞬时传动比不固定，从而导致传动精度低，产生冲击、振动、噪音等。
如果齿面磨损进一步加剧，会使得轮齿变薄，齿根弯曲疲劳强度降低，容易发生轮齿折断。
提高齿面抗磨损能力的措施：对开式齿轮传动安装防尘罩；采用耐磨材料；注意润滑油的清洁和定期更换，可在其中添加减摩剂；提高齿轮加工精度，降低轮齿表面粗糙度；减小滑动系数。
4齿面胶合
齿面胶合分为冷胶合和热胶合。
在高速重载的齿轮传动中，较高的速度使得啮合区温升较大，润滑油粘度降低，油膜遭到破坏，金属表面直接接触而熔焊，此时齿面间的相对运动使得较软的齿面沿着滑动方向撕脱，形成沟痕，这种现象即为热胶合。
而在低速重载的齿轮传动中，由于齿轮传动功率较大，速度较低，齿面间不易形成油膜，而出现冷粘着，这种现象即为冷胶合。
齿面胶合会使传动不平稳，甚至导致齿轮报废。
提高齿面抗胶合能力的措施：优选抗胶合能力强的材料；选用粘度大的或极压润滑油；增大齿面硬度可提高许用接触应力，进而提高齿面接触疲劳强度；采用变位齿轮，降低齿高，减小滑动系数。
5齿面塑性变形
在软齿面齿轮传动中，在重载荷作用下，齿面间的应力超过了材料屈服极限，较硬一侧的齿面沿摩擦力方向推挤较软一侧齿面而产生塑性流动，这种现象即为齿面塑性变形。
齿面塑性变形常发生在低速重载或过载的软齿面齿轮传动中。
避免齿面塑性变形的措施：提高齿面硬度；选用粘度大的润滑油。
齿轮传动失效分析及预防
张云秀
(潍坊工程职业学院山东青州262500) 101
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