低速重载齿轮胶合失效的分析
齿轮胶合的试验研究及其监测技术
齿轮胶合的试验研究及其监测技术齿轮胶合是一种常见的齿轮失效模式之一，其对机械系统的可靠性和安全性造成了严重威胁。
本文将介绍一项对齿轮胶合现象的试验研究，并探讨其监测技术的应用。
首先，我们对胶合现象及其成因进行了分析。
在齿轮的运转过程中，由于负荷和磨损等因素的作用，齿面的压力和应力变化会产生微小的润滑脂载荷。
当载荷超过一定的阈值时，润滑脂就会破裂、氧化形成胶体物质，随着运转时间的增长和胶合面积的不断扩大，胶合现象也会愈发严重。
为了验证这一假说，我们设计了一组齿轮胶合试验。
试验过程中，我们选用了直齿轮片和斜齿轮片，分别在不同的负荷和转速下进行了长时间的运转测试。
结果表明，在高载荷和高速条件下，齿轮的胶合现象会更加显著，并且这种现象在斜齿轮片中出现的频率更高。
同时，在运转过程中，齿轮胶合还会引起噪声、振动和能量损耗等问题，对机械系统的性能和寿命造成不良影响。
为了有效地监测和预防齿轮胶合现象的发生，我们提出了一种基于能量分析的监测技术。
该方法采用了傅立叶变换和小波变换等信号处理技术，可以从齿轮的声音和振动信号中提取出胶合特征值，并对其进行监测和诊断。
在实验中，我们采用了高灵敏度的加速度计和麦克风等传感器，对齿轮的声音和振动进行了在线监测。
结果表明，该方法可以有效地检测到齿轮胶合的发生，并提供了可靠的预警和故障诊断信息，对机械系统的运行和维护具有重要意义。
综上所述，齿轮胶合现象的深入研究和有效监测技术的应用可以提高机械系统的可靠性和安全性，促进工业生产和发展。
在今后的研究中，我们将继续探索更为精确和可靠的监测方法和技术，为齿轮胶合及其它失效模式的预防和控制提供更加完善的技术支持和解决方案。
除了能量分析技术外，其它监测方法也都有其优缺点。
例如，德国Kistler公司开发了一种基于压力探头的胶合监测系统，它可以通过在齿轮齿面上安装压力传感器，实时监测齿面压力变化，并在胶合发生前及时预警。
但这种方法的缺点是需要在齿轮的齿面上安装传感器，增加了生产和维护成本。
齿轮失效原因分析及防止措施
齿轮失效原因分析及防止措施作者：窦玉香张继周吴金跃来源：《科技视界》 2014年第1期窦玉香张继周吴金跃（安阳钢铁股份公司运输部，河南安阳 455000）【摘要】齿轮传动是机械设备中应用最广泛的传动形式，特别是在冶金机械中，齿轮传动随处可见，齿轮失效也是最常见的机械故障之一，由于一对（或一个）齿轮失效，可能会造成整个生产线停产，严重影响设备运行和企业生产。
在长期的工作实践中，通过对齿轮失效原因进行分析，总结出了防止齿轮失效、延长齿轮使用寿命的有效措施。
【关键词】齿轮失效；原因分析；防止措施0 概述齿轮传动是机械设备中应用最广泛的传动形式，特别是在冶金机械中，齿轮传动随处可见，齿轮失效也是最常见的机械故障之一，由于一对（或一个）齿轮失效，可能会造成整个生产线停产，严重影响设备运行和企业生产。
齿轮种类繁多，消耗量大，加工工序复杂，成本较高，因此，有效延长齿轮使用寿命，不仅能减少机械故障，为生产赢得宝贵时间，而且能减少生产备件消耗，降低生产成本，减轻工人劳动强度。
在长期的工作实践中，通过对齿轮失效原因进行分析，总结出了防止齿轮失效、延长齿轮使用寿命的有效措施。
１冶金机械齿轮工作的特点１．１传动功率大，齿面的接触应力高１．２冲击性负荷较大，常常承受很大的过载负荷１．３转速较低１．４工作环境温度高１．５灰尘较多１．６水汽多２齿轮的失效形式及原因分析２．１齿轮的点蚀齿轮在传动动力时，两工作面理论上是线接触，实际上因为齿面的弹性变形而形成很小的面接触，所以产生很大的接触应力，而且该应力是由零增加到最大，又由最大降到零，即按脉冲循环变化。
当接触应力和它重复的次数超过某一限度时，齿面上会有小块金属剥落，形成点蚀，点蚀后，齿廓工作表面被破坏，造成传动不平稳和产生噪音，从而使齿轮失效。
２．２齿面磨损齿轮在传动过程中，齿轮上不仅受到载荷的作用，而且接触的两齿面产生一定的相对滑动，所以在齿轮受力的情况下，两齿面间就产生滑动摩擦，使齿面发生磨损。
浅析齿轮传动失效的形式及对策
新校园XinXiaoYuan摘要：本文介绍了齿轮失效的五种基本形式及其原因，并针对失效原因提出解决办法，就提高齿轮的寿命提出建议。
关键词：齿轮；传动失效；形式；对策一、齿轮传动失效的形式齿轮在传动过程中发生轮齿折断、齿面点蚀、齿面损坏等现象，从而失去正常工作能力，这种现象称为齿轮轮齿的失效。
1.面点蚀。
齿轮在传递动力时，两工作齿面实际上是线接触。
实际上，因齿面的弹性变形会形成很小的面接触。
由于接触面积很小，所以会产生很大的接触应力。
传动过程中，齿面间的接触应力从零增加到最大值，又从最大值降到零。
当接触应力的循环次数超过某一限度时，工作吃面便会产生微小的疲劳裂纹。
如果裂缝内渗入润滑油，在另一齿轮挤压下封闭在裂纹内的油压会急剧升高，加速裂纹的扩展，最终导致表面层上的小块金属的剥落，形成小凹坑，这种现象为疲劳点蚀。
点蚀使轮齿工作表面损坏，造成传动不平稳，并产生噪声，轮齿啮合情况会逐渐恶化而导致齿轮报废。
齿面点蚀是在润滑良好的封闭齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一。
在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展即被磨掉，所以一般看不到点蚀现象。
齿面抗点蚀的能力主要与齿面硬度有关，提高齿面硬度，减小齿面的表面粗糙度值和增加润滑油的黏度都有利于防止点蚀。
2.面磨损。
齿轮在传动过程中，轮齿不仅受到载荷的作用，而且接触的两齿面间有相对滑动，使齿面发生磨损。
齿面磨损的速度符合预计设计期限，则视为正常磨损。
正常磨损的齿面很光亮，没有明显的痕迹，在规定的磨损量内并不影响齿轮的正常工作。
但齿面磨损严重时，渐开线齿廓被损坏，使齿侧间隙增大而引起传动不平稳，产生冲击和噪声，甚至会因齿厚过度磨薄而发生轮齿折断。
产生齿面磨损的原因主要有：一方面齿轮在传动过程中，工作齿面间有相对滑动；另一方面齿面不干净，有金属微粒、尘埃、污物等进入轮齿啮合区域引起磨料性磨损。
3.面胶合。
在重载传动中，齿轮副两齿轮工作齿面发生金属表面直接接触而产生“焊接”现象，称为齿面胶合。
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
机械传动齿轮失效问题是机械设备运行过程中常见的故障，如果不及时解决，将会导
致机械设备的停止运行和生产中断。
进行齿轮失效问题的分析和应对策略十分重要。
齿轮失效问题的常见原因包括：
1. 齿轮负荷过大：长时间运行或者超负荷工作会导致齿轮磨损加剧，从而出现齿轮
失效问题。
2. 润滑不良：如果齿轮没有得到足够的润滑，会导致齿轮磨损加剧，进而失效。
3. 齿轮设计问题：齿轮的设计是否合理，齿轮的材质是否适用，齿轮的尺寸是否合
适等都会影响齿轮的使用寿命和失效情况。
4. 齿轮制造质量问题：齿轮的制造工艺和质量问题也会导致齿轮的失效。
应对这些问题，可以采取以下策略：
1. 加强润滑：确保齿轮得到足够的润滑，可以采取定期更换润滑油，增加油脂的用
量等方法，使齿轮在运行时摩擦减小，从而延长齿轮的使用寿命。
2. 提高齿轮的质量：在齿轮的设计和制造过程中，要高度重视齿轮的质量，选择合
适的材料，制定合理的工艺，做好齿轮的检验和质量控制工作，以确保齿轮的质量。
3. 加强齿轮的检查和维护：定期对齿轮进行检查，及时发现问题，采取有效的维护
措施，延长齿轮的寿命。
及时更换磨损严重的齿轮，修复齿轮表面的损坏等。
4. 增加齿轮的寿命：在齿轮的使用过程中，可以采取一些延长齿轮寿命的方法，改
变齿轮的工作条件，减少齿轮的负荷，加强齿轮的冷却等。
要解决齿轮失效问题，需要分析具体原因，并采取相应的应对策略。
通过加强润滑、
提高齿轮质量、加强检查和维护以及延长齿轮寿命等措施，可以有效地解决齿轮失效问题，保障机械设备的正常运行。
齿轮失效的原因有哪些
齿轮失效的原因有哪些齿轮使用久之后会出现哪些问题?我们知道很多机械零件使用久之后就会失效，下面是店铺精心为你整理的齿轮失效的原因，一起来看看。
齿轮失效的原因1、齿面磨损对于开式齿轮传动或含有不清洁的润滑油的闭式齿轮传动，由于啮合齿面间的相对滑动，使一些较硬的磨粒进入了摩擦表面，从而使齿廓改变，侧隙加大，以至于齿轮过度减薄导致齿断。
一般情况下，只有在润滑油中夹杂磨粒时，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。
2、齿面胶合对于高速重载的齿轮传动中，因齿面间的摩擦力较大，相对速度大，致使啮合区温度过高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，使得两轮齿的金属表面直接接触，从而发生相互粘结。
当两齿面继续相对运动时，较硬的齿面将较软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹。
3、疲劳点蚀相互啮合的两轮齿接触时，齿面间的作用力和反作用力使两工作表面上产生接触应力，由于啮合点的位置是变化的，且齿轮做的是周期性的运动，所以接触应力是按脉动循环变化的。
齿面长时间在这种交变接触应力作用下，在齿面的刀痕处会出现小的裂纹，随着时间的推移，这种裂纹逐渐在表层横向扩展，裂纹形成环状后，使轮齿的表面产生微小面积的剥落而形成一些疲劳浅坑。
4、轮齿折断在运行工程中承受载荷的齿轮，如同悬臂梁，其根部受到脉冲的周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会在根部产生裂纹，并逐步扩展，当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。
齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能引起断齿。
5、齿面塑性变形在冲击载荷或重载下，齿面易产生局部的塑性变形，从而使渐开线齿廓的曲面发生变形。
齿轮失效怎么办提高抗磨损能力的措施：①改善密封条件采用闭式传动代替开式传动或加防护装置。
②提高齿面硬度。
③改善润滑条件、在润滑油中加入减摩添加剂、保持润滑油的清洁。
提高齿轮的接触疲劳强度的措施：①提高齿面硬度和降低齿面粗糙度。
②合理选用润滑油粘度，采用黏度较高的润滑油(实践证明：润滑油黏度越低，越易渗入裂纹，点蚀扩展越快)。
齿轮传动系统失效原因分析及预测研究
齿轮传动系统失效原因分析及预测研究一、齿轮传动系统的基本结构齿轮传动系统是一种常见的动力传递装置，它利用齿轮之间的啮合来传递动力，实现旋转运动的传递。
齿轮传动系统包括齿轮、轴承、密封装置等组成部分。
其中，齿轮是齿轮传动系统的核心部件，其质量和精度决定着齿轮传动系统的正常运转和寿命。
二、齿轮传动系统失效原因分析齿轮传动系统的失效原因多种多样，常见的有以下几种：1.齿面磨损：齿轮传动系统长时间受重载和高速运转的作用，齿面容易出现磨损。
齿面磨损程度越大，齿轮的噪声和振动就越大，从而导致齿轮传动系统失效。
2.齿面断裂：齿轮传动系统在受到过大的冲击力时，齿面容易出现断裂。
齿面断裂会造成齿轮传动系统的失效，严重的会导致整个机械设备的损坏。
3.齿面损伤：齿轮传动系统在长期使用过程中，齿面会产生小细节损伤，这些小损伤在长时间的使用下，会导致齿轮传动系统的噪声增加，甚至损坏齿轮。
4.轴承过载：齿轮传动系统中轴承的过载会造成轴承的损坏，从而导致整个齿轮传动系统的失效。
轴承过载的原因可能是机械设备的设计问题，或者是在使用过程中对机械设备的错误使用和维护。
五、齿轮传动系统的预测研究为避免齿轮传动系统失效对机械设备的影响，预测研究应成为重点，将其应用到机械设备的日常维护中。
目前，齿轮传动系统预测研究的主要方法有以下几种。
1.振动分析法：通过振动信号采集技术，对振动信号进行分析，从而判断齿轮传动系统的正常或失效状态。
2.声学特性分析法：通过分析齿轮传动系统的噪声谱，可以判断齿轮的状态以及未来的寿命。
3.温度信号分析法：通过采集齿轮传动系统的温度变化，可以对齿轮传动系统的运行状态进行判断。
4.油液分析法：通过对齿轮传动系统中的润滑油进行分析，可以判断齿轮的磨损程度和未来的寿命。
总结：齿轮传动系统是机械设备的核心组成部分，为避免其失效对机械设备的影响，应加强对其预测研究与维护。
通过振动分析法、声学特性分析法、温度信号分析法和油液分析法等技术手段，可以对齿轮传动系统的正常或失效状态进行判断，保障机械设备的正常运行和寿命。
齿轮失效分析.pdf
齿轮损坏的主要原因大致分为：磨损；起麻点、剥落、渗碳层碎裂；疲劳；撞击；波纹、起棱和冷变形。
大多数齿轮的损坏是因为齿轮载荷过大，或者因不正确的换档或操纵离合器引起撞击或震动载荷。
如果一个齿轮内部有缺陷，只有通过金相检查才能确定。
磨损磨损是表面材料从齿轮上的去除。
它可能是缓慢的，如划伤，或是迅速的，如擦伤。
磨损有三种型式：粘附磨损—由金属与金属接触，并且表面粘接到一起而后撕离所造成．原因可能是润滑油不足，或齿轮没有正确啮合。
磨料磨损¨D由外界颗粒，如灰尘和砂粒造成。
腐蚀磨损¨D由污染的润滑油或者添加剂产生的对齿轮表面的化学侵蚀。
图1是一种粘附型磨损，可能的起因是润滑油不足，或是齿轮啮合不正确。
图2中齿轮齿面的中等磨损使工作的节线变得清晰可见（箭头所指）。
这种磨损是由于润滑油中磨料引起的。
图3中齿轮因为润滑油不足在重压力下造成金属与金属直接接触而产生刻伤。
磨损表面上的水平线是节线（箭头所示）。
图4中刻伤的早期阶段在齿轮上部显示出斑点的渡霜似样式．损伤在这个阶段是轻微的。
图5重的刻伤发生在节线以上和以下，通常损伤会迅速发展致使齿轮不能使用。
图6是一种磨料磨损。
图7是一个特别严重的磨损，齿轮齿的大部分已经由于润滑油中磨料颗粒的积聚而磨掉。
图8是腐蚀磨损，由润滑油中的污染物或添加剂引起的。
图9所示的齿轮表面是因受化学作用而损伤的。
这种磨损将要继续下去，直到齿轮不能使用为止。
化学磨损是由污染的润滑油、润滑油的－混合物或添加剂造成的。
起麻点、剥落和渗碳层碎裂起麻点是一种疲劳缺陷，当齿轮上有小颗粒从齿面脱落后出现。
当啮合齿轮的表面进入接触状态时，这些表面上的反复应力能造成麻点。
它们沿接触线开始，这里是配合零件的齿上压力最大的地方，一般是由于载荷过大造成的．疲劳裂纹常常在麻点区开始．剥落是麻点进一步发展的严重形式，齿轮的一部分可能裂掉。
渗碳层碎裂通常表现为沿齿面裂开的裂纹。
它常常是由过大的工作载荷造成的。
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
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齿轮传动系统是重要的机械传动方式之一，在机械设备中得到了广泛应用。
然而，由于操作条件的不同和使用时间的累积，齿轮传动系统可能产生失效问题。
本文将从齿轮传动系统失效的原因、影响、检测方法和应对策略四个方面进行分析。
一、齿轮传动系统失效的原因1. 齿轮制造质量不合格。
制造过程中存在缺陷，导致齿轮表面不光滑，齿形不规则等问题，从而降低了齿轮传动的精度和效率。
2. 油膜破坏。
传动系统运转过程中，油膜能够减少齿轮表面之间的摩擦，减少齿轮的磨损。
若油膜破坏，齿轮会过热，表面硬度降低，导致失效。
3. 轴承磨损和松动。
轴承支撑齿轮，若轴承磨损或松动，会导致齿轮在运动中产生振动和变形，增加齿轮表面疲劳，进而引发齿轮失效。
4. 转速过高或负载过重。
齿轮传动系统工作在超出其设计转速或承载能力的条件下，会导致齿面磨损和变形，导致齿轮失效。
1. 降低机械传动效率。
失效后的齿轮传动系统会引起能量损失，降低传动效率，从而影响机械设备的运行效率。
2. 增加机械设备维护和更换成本。
失效后的齿轮传动系统需要更换或维护，这将增加机械设备的运行成本和停机时间。
3. 影响机械设备的安全性。
齿轮传动系统失效会引起机械设备的振动和噪声增加，影响机械设备的安全性和稳定性，甚至可能引发事故。
1. 精度检测。
通过检测齿轮的齿形精度、齿距、齿廓形状等参数，发现齿轮制造过程中的缺陷和磨损程度，以便及时采取措施。
2. 摩擦学检测。
通过检测齿轮表面的摩擦系数、油膜厚度和磨损机理，判断齿轮表面摩擦情况和运行状态，以确保齿轮表面油膜的正常生成和运行。
3. 振动和噪声检测。
通过振动和噪声检测，确定齿轮的振动和噪声情况，尤其是失效齿轮的振动会频繁出现在其工作频率之上。
四、应对策略1. 选择合适的齿轮制造商并注意齿轮的制造质量。
2. 营造合适的传动条件，如避免转速过高、过载等。
3. 定期检测齿轮传动系统的运行情况，及时发现问题。
4. 在齿轮失效时，及时更换齿轮并进行维护，以保证机械设备的正常运行。
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·78· 故障与诊断 机械2008年第7期 总第35卷 ———————————————— 收稿日期：2008－03－25 作者简介：康文龙（1964－），山西夏县人，硕士，副教授，主要研究方向为机械制造及自动化、先进制造技术。
低速重载齿轮胶合失效的分析 康文龙，郭猛，郝凌，刘进德 （辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000） 摘要：分析了低速重载齿轮胶合失效的主要影响因素，包括齿轮的设计参数、原材料选用及锻件质量、齿轮的加工精度、装配精度及与制造有关的因素、齿轮工作时的润滑情况等。提出了防止胶合失效的一些措施，即采用变位方法减小相啮合齿轮滑动率差值，严格控制齿轮毛坯材料合金元素的含量范围，并要求材料供应厂家提供钢材的炉前分析结果以便采取相应的热处理工艺、提高齿轮的齿形加工精度、降低齿面加工粗糙度值，根据具体工作环境条件选择合适的润滑油粘度和润滑方法等。实践证明这些措施能够在一定程度上有效防止低速重载齿轮的胶合失效，对于提高矿用机械传动齿轮的质量和可靠性、延长机械设备使用寿命具有非常重要的意义。 关键词：胶合失效；减速器；重载齿轮；啮合 中图分类号：TH132.429 文献标识码：A 文章编号：1006－0316 (2008) 07－0078－03
Analysis of veneering failure for low-speed heavy-duty gear KANG Wen-long，GUO Meng，HAO Ling，LIU Jin-de (Liaoning Technical University，Fuxin 123000，China) Abstract：The main influence factors of low-speed heavy-duty gear veneering failure are analyzed. It includes design parameter, material selecting and forging part quality, processing precision, assembly precision, and some factors with manufacturing, lubricating situation etc. The measures to avoid gear veneering failure are proposed. It consists of using the way to change position so that reducing the value of sliding difference, strict controlling alloy element quantity range in the material, and requiring the supplier of material provide analyzed results, then using the right technology of heat treatment, improving processing precision of gear shape, reducing the value of rough limit, according to the running situation selecting the suitable oil and lubricating way etc. It has been proved that the measures were effective to avoid veneering failure by practice in some degree. The work is very important for enhancing the gear quality and reliability and extending the equipment service life of mine machine. Key words：veneering failure；reducer；heavy-duty gear；mesh
减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递扭矩的作用，是各种机械系统中的一个重要环节。特别是用于电力、钢铁、石油、化工、矿山和港口等企业一些大型或重型机械的减速器，对其可靠性要求更高。齿轮是减速器中的关键零件之一，齿轮的质量直接关系到减速器的使用性能和寿命。因此，分析和掌握齿轮失效的原因，对优化齿轮的设计参数、改进制造工艺及维护方式，提高其使用可靠性有着非常重要的意义。减速器中齿轮失效的形式主要有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合等。这些失效形式中，前几种失效机
理已经有很多研究成果。而齿面胶合方面的研究相对较少，还需进一步探讨。
1 齿面胶合现象 齿轮传动中，当滑动速度不利于产生流动油膜、超负荷运转或润滑剂使用不当时，轮齿接触面在重载作用下，造成啮合面间润滑油膜破裂，使滑动速度较大的直接接触的金属表面产生瞬时高温而粘焊在一起，引起较软齿面上的部分接触面材料沿啮合齿面相对滑动方向被撕破或起沟，这种失效形式称为齿面胶合。成因条件未消除时，胶合会继续扩展。 机械2008年第7期 总第35卷 故障与诊断 ·79·
2 齿面胶合分析 2.1 齿轮胶合失效实例简介 某刮板输送机用减速器在出厂试验时，个别产品出现破坏性齿轮失效现象。该减速器为三级圆锥圆柱硬齿面齿轮减速器，失效部位在陪试减速器主动轮靠近齿顶节圆以上部分、被动轮靠近齿根节圆以下部分。图1为圆柱齿轮失效形式，图2为圆锥齿轮失效形式，这种现象严重影响产品的质量和整机的可靠性，且一直未能得到彻底解决。经过现场分析和查阅相关资料，确定这是一种胶合现象（相关资料也称擦伤）和齿面塑性变形磨损共同存在的减速器齿轮失效现象。
图1 圆柱齿轮胶合失效 图2 圆锥齿轮胶合失效 2.2 胶合机理概述 虽然关于齿面胶合的研究早就有记载，但是由于胶合破坏事前无预兆、发生突然、影响因素复杂，所以一直到现在对胶合机理的研究仍不完善，甚至采用何种物理量来评定胶合也还没有定论。但胶合的严重后果，已为大家所熟知。 煤矿现场的一些重要生产运输设备如采煤机、掘进机、刮板输送机等的减速器低速轴线速度一般在1~2 m/s，而传递功率多在100 kW以上。对于低速重载齿轮传动，最容易产生轮齿的胶合失效，它是重载齿轮经常产生的破坏形式之一。一般开始时是擦伤，擦伤到一定程度便发生胶合。擦伤是在齿面上产生划痕，不产生金属的转移，划痕较浅。当齿间的油膜破裂，挤压膜也失去作用，就会由于轮齿间的干摩擦而产生局部高温，使相接触的金属瞬时熔焊在一起，并使部分金属迅速转移。被胶合齿面特征是齿面被撕破或起沟，其痕迹是沿滑动方向。
2.3 影响胶合的因素及控制措施 （1）齿轮设计参数 根据试验结论分析，相啮合齿轮的滑动率差值
对齿面胶合有很大影响。滑动率差值大，抗胶合能力就差。因此需要采用变位方法减小相啮合齿轮滑动率差值，即应使啮合齿在开始接触时主动轮齿根处的滑动系数与接触终了时从动轮齿根处的滑动系数趋于相等，从而减小轮齿间的最大滑动系数。经计算分析：单个齿轮滑动率的大小对胶合基本没有影响；但一对相啮合的齿轮如果滑动率相差较大，在啮入和啮出时出现了非渐开线干涉，则其滑动率差值便成为影响胶合的主要因素。通过修整原齿轮副的变位系数，使大小轮的滑动率接近相等，滑动率差值接近于零，并对重合度、干涉条件、强度等进行校核，均满足条件，说明调整后的参数提高了齿轮的抗胶合和耐磨损能力，改善了轮齿的传动质量。实验结果也证明了这一点。 （2）原材料及锻件质量 相啮合的大、小齿轮副若采用同种材料，由于同种材料原子间有较大的亲和力，在其它条件相同的情况下，胶合发生几率高。另外，齿轮材料的化学成分和锻件的质量直接影响齿轮产品的加工性能、渗碳质量和淬透性。胶合失效与渗碳质量、淬透性有直接关系。为保证要求的表面质量和淬透性，对合金元素的含量范围应严格控制。在向钢厂订货时，除了要求钢厂提供钢材的炉前分析结果外，锻造部门还应对齿坯的化学成分进行第二次检验。对于碳钢锻件及某些要求拉伸强度较低的合金钢锻件，一般可采用正火+回火的热处理工艺；当拉伸强度要求较高时，锻件必须经过淬火+回火（调质）处理。重载齿轮由于应力分布和服役条件的特殊性，对渗碳质量要求较严，且渗碳层较深，时间长。合格的原材料及锻件有利于提高齿轮的抗胶合及抵抗其他形式失效的能力。 （3）齿轮的加工精度、装配精度等与制造有关的因素 齿轮的加工精度和装配精度越高，啮合过程越平稳、齿面接触越均匀。可避免局部不均匀接触产生的强烈摩擦，从而避免产生瞬时高温而粘焊导致的胶合失效。同时，硬齿面齿轮只有在高精度条件下，其承载能力高的特点才能充分得到发挥。由于硬齿面齿轮的跑合性能比软齿面齿轮差得多，所以由于精度低造成硬齿面齿轮承载能力下降，其后果·80· 故障与诊断 机械2008年第7期 总第35卷 要比软齿面严重得多。对于处在边界润滑状态的低速重载摩擦副，表面粗糙度对表面磨损及胶合的影响也很大，初始表面粗糙度值高的摩擦副，其磨损率及胶合倾向高，反之，其磨损率及胶合倾向低。因此，建议煤矿机械用低速重载齿轮齿面粗糙度值应从现有的Ra=1.6左右降低到Ra=0.2～0.4。这将极大改善齿面的磨损性能，避免胶合失效的发生，延长整机的工作寿命。 （4）润滑 润滑对胶合也起着很大的作用，主要是润滑油的粘度、供油量和润滑方法等。如果这些条件合适，那么当轮齿迅速接触时，由于润滑油的粘性来不及将油挤掉，而形成所谓“流体静力挤压膜”以抵抗齿面的靠近。这时与齿面接触的第一层油液是不动的或称之为有较大的粘性，吸附层越厚，其润滑效果越好。某些情况下，轮齿在一定负荷下接触时，其润滑油的弹性可能占主导地位，即以弹性抵抗其变形，这就是通常所说的“松弛作用”。在滚动接触的情况下，流体动力油膜能够维持在两接触表面之间，即是这种润滑机理作用的结果。在“松弛”现象中，时间要素是很重要的。在给定时间内，物质显示的粘滞性和弹性随“松弛”作用的大小而定。如果润滑剂承受最大负荷的时间小于或等于临界“松弛”时间，则润滑剂将以弹性而不是粘性工作，
这时油膜将不被挤出，从而防止了金属之间的直接接触，达到防止胶合的目的。
3 结束语 矿用机械的可靠性直接关系到生产的安全，而减速器齿轮又是影响矿用机械可靠性的关键零件。齿轮的失效形式虽然有很多种，各种失效形式产生的原因相互联系。但对于矿用机械中的低速重载齿轮，胶合失效已经是一种常见的不可忽视的失效形式。分析齿轮胶合失效的原因，探讨消除和避免失效的措施，对于提高矿用机械的可靠性、减少机械设备事故具有非常重要的现实意义。某公司通过采取上述措施，其产品中低速重载齿轮胶合失效的几率大大降低。当然，齿轮胶合失效的原因很复杂，彻底避免胶合现象的发生还有待人们在生产实践中进一步分析和研究。