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机械振动中齿轮箱的失效形式和原因

  齿轮传动具有结构紧凑、效率髙、寿命长、工作可靠和维修方便等特点,所以在运动和动力传递以及变更速度等各个方面得到了普遍应用。

齿轮传动也有明显缺点,由于其特有的啮合传力方式造成两个突出的问题:一是振动、噪声较其他传动方式大;二是当其制造工艺、材质、热处理、装配等因素未达到理想状态时,常成为诱发机器故障的重要因素,且诊断较为复杂。

齿轮箱的失效原因与振动诊断:

  齿轮传动多以齿轮箱的结构出现。齿轮在运动中若产生故障,温度、润滑油中磨损物的含量及形态、齿轮箱的振动及辐射的噪声、齿轮传动轴的扭转和扭矩、齿轮齿根应力分布等,都会从各自角度反映出故障信息,但是由于现场测试条件及分析技术所限,有些征兆的提取与分析不易实现,有些征兆反映的状态情况不敏感。相对来讲,齿轮箱的振动与噪声(尤其是振动)是目前公认的最佳征兆提取量,它对运行状态的反映迅速、真实、全面,能很好地反映出绝大部分齿轮故障的性质范围,所以振动诊断在齿轮的故障中占有重要的地位。


齿轮箱的失效形式和原因:

  在齿轮箱的各类零件中,失效比例分別为:齿轮60%,轴承19%,轴10%,箱体7%,紧固件3%,油封1%,由此可看出,在所有零件中,齿轮自身的失效比例最大。

(1) 由制造误差引起的缺陷

  制造齿轮时通常会产生偏心、齿距误差、基节误差、齿形误差等几种典型误差。偏心指齿轮基圆或分度圆与齿轮旋转轴线不同轴的程度;齿距误差指齿轮同—圆周上任意两个齿距之差;基节误差指齿轮上相邻两个同名齿形的两条相互平行的切线间,实际齿距与公称齿距之差;齿形误差指在轮齿工作部分内,容纳实际齿形的两理论渐开线齿形间的距离。当齿轮的这些误差较严重时,会引起齿轮传动中忽快忽慢的转动,啮合时产生冲击引起较大噪声等。


(2) 由装配误差引起的故障

  由于装配技术和装配方法等原因,通常在装配齿轮时会造成“一端接触”和齿轮轴的直线性偏差(不同轴、不对中)及齿轮的不平衡等异常现象。


(3) 运行中产生的故障

  齿轮运行一段时间后才产生的故障,主要与齿轮的热处理质量及运行润滑条件有关,也可能与设计不当或制造误差或装配不良有关。根据齿轮损伤的形貌和损伤过程或机理,故障的形式通常为齿的断裂、齿面疲劳、齿面磨损或划痕、塑性变形四类。


(4) 滚动轴承的失效

  滚动轴承是齿轮箱中最常见也是最易损坏的零件之一,它的破坏形式很复杂,主要有磨损失效、疲劳失效、腐蚀失效、压痕失效、断裂失效和胶合失效。