泰兴减速机2018年9月19日讯  齿轮是传递运动和动力的重要零件，齿轮种类较多，工作环境不同，因此有多种不同的失效形式。失效类型由失效齿轮的形貌和失效过程或机理确定的，失效机理确定后就可以确定失效原因提出相应的对策。

齿轮失效类型可以分为四大类：磨损表面、疲劳、塑性变形和折断。每一大类还可细分为几类，进而使分类更加精细和明确辨别特征。

磨损 

• 轻微磨损 

• 中等磨损 

• 过度磨损 

• 磨粒磨损 

• 腐蚀磨损 

• 轻微胶合 

• 中等胶合 

• 破坏性胶合 

• 局部胶合

表面疲劳 

• 早期点蚀 

• 破坏性点蚀 

• 剥落

塑性变形 

• 碾击塑变 

• 鳞皱 

• 起脊 

• 齿面塑变

折断 

• 疲劳折断 

• 过载折断

1、轻微磨损：接触表面上的微凸体逐渐磨平，直至出现非常光滑的表面为止。

原因：轮齿接触表面的粗糙度与润滑粘度、齿面工作速度、工作载荷不匹配；

对策：此为轻微磨损过程，可适时更换润滑剂。

2、中等磨损：节线上下齿面材料都有一定磨损，节线位置呈现出一条近于连续的线。

原因：齿轮在边界润滑状态下工作，润滑系统中有小量的污染杂质；

对策：提高润滑油粘度，降低油温，加入适当的添加剂，加强油液清洁度管理。

3、过度磨损：齿廓形状破坏，磨损率很高，节线附近有点蚀，传动有噪音和振动。

原因：润滑系统和密封装置不良，系统有严重振动，冲击载荷；

对策：对污染杂质增设过滤装置，适时更换润滑油。

4、磨粒磨损：轮齿接触表面沿滑动方向有较均匀的条痕，多次磨擦条痕重叠。

原因：齿面间异物引起磨粒磨损，在开式齿轮传动中更为严重；

对策：改善润滑方式，提高润滑油粘度，提高工作速度，减轻载荷，跑合后注意清洗，适时换油，开式齿轮箱采取适当防护。

5、腐蚀磨损：齿面上呈现均匀分布的腐蚀麻坑，齿面沿滑动方向伴有腐蚀痕迹。

原因：轮齿材料发生电化学反应，由磨擦、冲刷形成腐蚀磨损，高温时极压添加剂形成磨蚀介质；

对策：防止油液污染，添加剂的成分和含量适当，建立合理的工艺规程。

1、轻微胶合：靠近齿顶或齿根的齿面上沿滑动方向有极轻微而细密的伤痕（一条喑带），有时要借助显微镜才能见到痕迹。

原因：运转初期润滑条件与工作情况不协调或轻微干涉存在而引起；

对策：控制起动过程的润滑及载荷，排除干涉的起因。

2、中等胶合：齿顶部、齿根部均有滑动方向的粘撕伤痕，较软齿面更明显。

原因：齿轮啮合处局部温度过高，破坏润滑油膜；

对策：降低油温使用极压添加剂的润滑油，降低齿面表面粗糙度，降低载荷及速度。

3、破坏性胶合：沿滑动方向呈现明显粘撕痕迹，齿顶有明显的材料移失迹象，齿廓毁坏，振动、噪音增大。

原因：润滑不充分、工作温度过高，齿面接触应力或速度过高引起的过热；

对策：保证一定条件下良好的润滑，采用极压或特殊高粘度的润滑油。

4、局部胶合：局部区域有齿面胶合的现象，并不延伸、扩展。

原因：由于安装制造误差引起载荷集中，鼓形齿修形量过大，齿宽较大，局部温升引起变形；

对策：安装精度适当，修形量适当，散热应均匀，油的冷却与供油部位应适当。

1、早期点蚀：有较小数量不多的麻点。

原因：啮合齿面局部过载，齿形误差，齿面凸凹不平，轴线歪斜造成偏载；

对策：提高齿形精度，精心跑合。

2、破坏性点蚀：靠近节线的齿根表面上，麻点不断扩展，噪声增大。

原因：齿面接触应力过大，节线附近滑动速度方向变化，油膜不易形成；

对策：提高齿面硬度，降低粗糙度，改善润滑。

剥落：形状不规则的片状剥落坑，较浅平而大的坑。

原因：硬齿面上过高的接触应力作用，疲劳裂纹扩展形成，材料缺陷，齿面软硬的过度层中裂纹的延伸扩展；

对策：承载力不足应考虑重新设计，提高轮齿芯部硬度，减小应力集中。

1、碾击塑变：在齿顶棱和齿端出现飞边，齿顶滚圆，节线附近有沟槽、脊棱。

原因：滚碾冲击作用，接触应力过高，轮齿材料硬度过低，动载荷太大以及润滑不良；

对策：减小接触应力，提高材料硬度，降低动载荷，采用极压添加剂和高粘度润滑油，保证制造、安装精度。

2、鳞皱：齿面塑变呈鱼鳞状皱纹，并垂直于滑动速度方向。

原因：润滑不良及高压强作用，齿面“爬行”的结果，低速度、振动引起齿面塑性流动；

对策：提高齿面硬度，改善润滑，提高速度，控制齿面的振动。

3、起脊：整个工作齿面上沿滑动方向形成明显的脊棱。

原因：常发生在重载的蜗杆传动中，准双曲线齿轮传动中，高接触应力和低滑动速度，不良润滑材料的塑性流动；

对策：提高材料的硬度。采用粘度大，有极压添加剂的润滑油，保证润滑油的清洁度。

4、齿体塑变：轮齿歪扭，齿形剧变，硬齿面轮齿伴有变色现象。

原因：润滑失常造成剧烈温升引起轮齿热塑变形，过大载荷引起冷塑变形；

对策：充分的润滑，提高润滑油的粘度，对冷塑变形应提高材料的屈服极限。

1、疲劳折断：起源于齿根处的疲劳裂纹扩展造成的断齿。

原因：高的交变应力多次作用的结果，齿根圆角半径过小，表面粗糙度过高，滚切加工时有损伤，材料中有夹杂物，残余应力影响；

对策：修改齿轮几何参数，降低齿根表面粗糙度，正确的喷丸处理，适当的热处理消除残余应力。

2、过载断齿：断口较粗糙无疲劳断裂的特征。

原因：短时意外过载造成严重应力集中，动载荷过大，较大硬质异物进入啮合处；

对策：避免突然的意外过载，设置安全装置。

图1：因润滑不良或啮合不正确引起的粘附磨损

图2：齿面的中等磨损使节线变得清晰可见（箭头所示），多数由润滑油中磨料引起

图3：由于润滑不良和重压力下造成金属与金属直接接触而产生该伤，图中磨损表面的水平线是节线

图4：划伤的早期阶段在齿轮上部显示出斑点的覆霜似样式，损伤在这个阶段是轻微的

图5：破坏性的刻伤如图，重的刻伤发生在节线以上或以下，通常损伤会迅速发展至齿轮不能使用

图6：一种磨料轻微磨损的形式

图7：一种磨料磨损特别严重的形式，轮齿的大部分由于润滑剂中的磨料磨粒而损坏

图8：由润滑剂里的添加剂和污染物引起齿面的腐蚀磨损

图9：齿轮表面由于受化学腐蚀而损伤，一般因润滑油、添加剂等引起，对齿面影响极大，并其发展趋势越来越严重

图10：齿面麻点由很小的坑穴组成，这些麻点经过起初阶段后经常会“自痊”变好

图11：麻点产生在斜齿面的一端，原因是中心线稍有失调，麻点慢慢向中部进展，表面变抛光，说明载荷沿齿面分配变均匀，这种麻点无害

图12：图中有害的麻点是由过载造成的

图13：图内所示是由麻点毁坏的齿面

图14：齿根发生麻点，其原因是接触应力过大和啮合区域不正确，过载是主要原因

图15：左图箭头所示是齿面剥落的第一阶段，在齿的接触区域有扩展的裂纹，图所示当大片碎片脱落时齿面就彻底破坏了

图16：齿面产生严重的麻点和剥落，在相邻齿面上齿面被彻底损坏

图17：图中所产生的齿面纵向裂纹是硬齿面的渗碳层压碎，裂纹从渗碳层深部向表面延伸，裂纹进一步发展将产生大块碎片从表面脱落

图18：渗碳层初始形式见左侧示图，最后阶段剥落形式见右侧示。图初步分析可以判断为过载造成详细分析应作金相分析

图19：图示是典型的疲劳损坏，其特点是有光滑的区域，过载和振动是造成损坏的原因

图20：图示小齿轮中箭头所示三个齿发生疲劳损坏，其余齿面是轻微的磨损

图21：图示油泵齿轮因疲劳而断裂，断裂从齿根圆角处延伸到齿轮中心孔，齿面还伴随有严重磨损

图22：齿根的疲劳裂纹见图示箭头所示，造成缺陷原因应进行金相分析

图23：由于过度、重复重载引起齿轮折断，在图示A的部位，可以看到因疲劳裂纹首先折断的部位（断面光滑似天鹅绒般的区域）

图24：疲劳折断的齿轮见图示，箭头指明方向表示裂纹从左边缘开始，靠近齿受压侧的底部，箭头指示部位是裂源，旁边区域是受到充分的磨擦，裂纹起初发展缓慢

图25：图所示断齿和另一齿上的裂纹，断齿的断面不是光滑的，说明是一个瞬间的突然断裂，图中可以观察到断面含有显著的夹渣带（材料含杂质）它的作用象刻痕一样促进缺陷的发展

图26：齿面淬硬的齿轮的疲劳断裂，始于齿根处，出现在图示箭头所指的齿的两侧，进一步向齿根的中部发展而造成断裂。金相分析可有助于进一步找出齿断裂的深层原因

图27：图中齿顶已碎掉，过载产生的过大应力引起裂纹，进一步的疲劳造成裂纹的发展，直至齿顶破碎，如果此过程在短时间内发生，表明齿面硬度过高，可通过金相分析来验证

图28：图示渗碳齿轮角部已被敲掉，表明齿角在破裂之前受到多次重复的冲击（撞击），此时不适当的撞击是造成破坏的原因

图29：淬硬正齿轮断面上呈灰色颗粒状外观的是典型的撞击缺陷造成，而疲劳破坏断裂区有明显的光滑外观，这两者有显著区别

图30：图中所示的表面淬硬偏轴伞齿轮产生的齿面波纹皱、波纹、起棱、冷变形是高负载齿轮上出现的典型现象

图31：表面淬硬齿轮有起棱是由于过载造成的

图32：图示是中等硬度齿轮发生冷变形的过程情况，此类齿轮较硬化齿轮更易产生齿面金属移动现象，图中可以看出材料已卷到齿顶边上，造成齿型损坏，重载是引起金属移动的主因

图33：中等硬度的齿轮由于碾压与撞击造成表面变形，开始时由于超载造成初步损伤，长期超载使用，硬度不够，造成变形

图34：剧烈、过大的接触应力使齿轮表面产生塑性流动，形成波纹，在齿面中心部位还有表面材料碎裂的剥落产生，过载是主因

图35：渗碳齿轮在节线附近产生麻点，沿节线的波纹和齿顶轻微的粘附磨损显著可见，超载是主因

图36：图中齿轮啮合接触部分已全部损坏，重载和润滑不良是主因

图37：小齿轮由于严重的麻点和粘附磨损而损坏，过大的超载和润滑不足是产生此类缺陷的原因

图38：齿轮因敲击和疲劳而断裂，严重超载和润滑不足引起此损坏

图39、40：因调整不当引起锥齿轮的齿断裂，图39是因为锥齿轮的齿轮踵部载荷过大造成，原因是齿侧隙过大，图40的折断是齿轮尖部载荷过大造成，原因是侧隙过小、同时，如振动载荷也可能造成上述损坏，甚至整个环状轮齿断裂

图41：因润滑不充分，齿轮之间的不正常磨擦产生热，使金属软化，使齿面擦伤。磨损的小齿轴轴承使小齿轮产生轴向位移，造成齿环接触不正确，此类损坏扭矩过大是原因之一

图42：环齿出现变色和变形，原因是润滑不充分或油品不正确，表面过分摩擦和出现过热是原因

图43：齿轮表面的肿包、芒刺和隆起，是出现在精加工后的齿轮由于放置粗心，使齿的棱边碰伤而致

图44：右侧图是正常齿轮啮合情况，左侧图和中位图都是齿接触不良好的啮合情况，其接触面集中在齿面的一端，会造成齿轮高速度运转时的尖叫噪音，但此类磨损一般不会造成进一步的损坏事故