農(nóng)業(yè)機(jī)械齒輪的失效判定與維護(hù)

王榮景　王建勇　王榮智

（拖拉機(jī)股份有限公司中小輪拖裝配廠）

摘　要：在農(nóng)業(yè)機(jī)械中齒輪傳動(dòng)屬于Z重要的傳動(dòng)方式，對(duì)齒輪產(chǎn)生影響的因素有很多，從整體的構(gòu)成上來看主要有齒輪箱、軸承以及軸等零件，從零件的制造精度、裝配精度來看,零件的設(shè)計(jì)與選材、熱處理有關(guān)，使用與齒輪的保養(yǎng)和潤(rùn)滑有關(guān)。農(nóng)業(yè)機(jī)械的齒輪傳動(dòng)率比較大，經(jīng)常會(huì)在大負(fù)荷、低速的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，工作條件比較苛刻，保養(yǎng)也不夠規(guī)范，很容易導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)失效，出現(xiàn)故障。文章針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械齒輪的失效判定以及養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；齒輪；失效判定；維護(hù)

在農(nóng)業(yè)機(jī)械中齒輪傳動(dòng)屬于Z重要的傳動(dòng)方式，對(duì)齒輪產(chǎn)生影響的因素有很多，從整體的構(gòu)成上來看主要有齒輪箱、軸承以及軸等零件，從零件的制造精度、裝配精度來看，零件的設(shè)計(jì)與選材、熱處理有關(guān)，使用與齒輪的保養(yǎng)和潤(rùn)滑有關(guān)。農(nóng)業(yè)機(jī)械的齒輪傳動(dòng)率比較大，經(jīng)常會(huì)在大負(fù)荷、低速的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，工作條件比較苛刻，保養(yǎng)也不夠規(guī)范，很容易導(dǎo)致齒輪傳動(dòng)失效，出現(xiàn)故障。文章針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械齒輪的失效判定以及養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行了分析，以供參考。

01　齒輪失效的原因

1.1 齒牙折斷

1）過載折斷。機(jī)械齒輪出現(xiàn)短期超載、過載，或者接觸線載荷集中現(xiàn)象比較嚴(yán)重，都可能導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)過載折斷的現(xiàn)象。過載出現(xiàn)以下幾種情況可能會(huì)導(dǎo)致齒輪斷裂：因軸承損壞導(dǎo)致齒輪的負(fù)荷過載；突然出現(xiàn)沖擊過載荷；兩個(gè)配對(duì)齒輪之間出現(xiàn)異物導(dǎo)致過載負(fù)荷；軸本身的彎曲導(dǎo)致過載荷。過載導(dǎo)致齒輪折斷時(shí)，斷面呈粗晶粒狀，這種情況通常在高硬度的鋼制齒輪或者鑄鐵齒輪中出現(xiàn)，Z終導(dǎo)致齒輪斷裂。 

2）疲勞折斷。一旦齒根處的材料交變能力達(dá)到疲勞極限，齒根圓角就會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋，裂紋會(huì)迅速擴(kuò)大，Z終導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)彎曲折斷的情況。斜齒圓柱齒輪與人字齒輪之間出現(xiàn)接觸線傾斜，兩種齒輪出現(xiàn)齒根裂紋通常順著傾斜方向擴(kuò)展，出現(xiàn)折斷的面比較光滑，可以從裂紋的周圍看到貝殼式的花紋。

1.2 齒面膠合

在齒輪低速傳動(dòng)的情況下，齒輪本身的接觸不好或者齒面的形狀不規(guī)則，導(dǎo)致正常的齒面局部壓力太大，無法在齒輪表面形成潤(rùn)滑油膜，或者潤(rùn)滑本身的黏度太低，形成的油膜厚度不夠，導(dǎo)致齒面之間的金屬直接產(chǎn)生接觸，局部高溫而熔焊，同時(shí)順著滑動(dòng)的方向而撕裂產(chǎn)生溝痕，這就是冷膠合。齒面膠合情況通常出現(xiàn)在調(diào)質(zhì)齒輪的傳動(dòng)過程中。在齒輪的高速重載情況下，可能導(dǎo)致局部溫度瞬間升高，進(jìn)而導(dǎo)致油膜發(fā)生破裂，兩個(gè)接觸面的金屬發(fā)生熔焊，同時(shí)順著滑動(dòng)的方向撕裂而產(chǎn)生溝痕，這就是熱膠合。

1.3 齒面磨損

齒面磨損可定義為輪齒接觸表面材料發(fā)生耗損。如果嚙合區(qū)里混入灰塵或臟東西，那么在滑動(dòng)速度下，齒面也會(huì)受損，這樣的磨損被稱為磨粒磨損。齒厚磨損現(xiàn)象過多會(huì)導(dǎo)致折斷現(xiàn)象，根據(jù)磨損的機(jī)理將磨損劃分為磨料磨損、刮傷、腐蝕磨損以及潤(rùn)滑油不足導(dǎo)致的磨損等。其中，毀壞性磨損通常是潤(rùn)滑油的使用出現(xiàn)問題或者設(shè)計(jì)的齒輪與齒輪本身的選材不當(dāng)導(dǎo)致的。

1.4 齒面燒傷

齒面燒傷主要是過載、超速或選用的潤(rùn)滑油不合適而導(dǎo)致過度摩擦，進(jìn)而引起局部溫度升高造成的。局部溫度過高可以使淬火鋼變色、過回火或出現(xiàn)重新淬火的情況，發(fā)生燒傷的位置出現(xiàn)疲勞失效的速度也會(huì)加快。

1.5 齒面塑性變形

在重載荷的影響下，表面金屬的屈服會(huì)讓表面產(chǎn)生塑性變形，短時(shí)間的過載或齒面摩擦系數(shù)增大，會(huì)導(dǎo)致軟齒面的表層金屬順著滑動(dòng)方向流動(dòng)，進(jìn)而出現(xiàn)塑性變形的情況。齒輪工作面出現(xiàn)塑性變形后，形成的外形特征主要是起皺變形、波紋變形以及壓塌和飛邊變形。在齒輪齒面發(fā)生塑性變形的主要原因是熱處理不當(dāng)、過載以及潤(rùn)滑不當(dāng)。

02　傳動(dòng)齒輪的正確保養(yǎng)方式

2.1 選用正確的潤(rùn)滑油

在齒輪的傳動(dòng)中，潤(rùn)滑油屬于不可缺少的潤(rùn)滑介質(zhì)，能對(duì)輪齒起到保護(hù)作用，進(jìn)而避免出現(xiàn)損傷。傳動(dòng)齒輪對(duì)潤(rùn)滑油的黏度有特殊要求的，如果黏度太低，會(huì)無法形成保護(hù)膜，對(duì)輪齒的嚙合面也起不到保護(hù)作用；黏度過高，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪失去摩擦，氣溫太低的情況下也無法啟動(dòng)。此外，在強(qiáng)載高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，齒輪表面的油溫太高很容易導(dǎo)致氧化和變質(zhì)，在高溫的情況下齒輪油具備良好的抗氧化安定性能，必須用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的潤(rùn)滑油，確保齒輪的抗氧化性。

2.2 確保齒輪表面的潔凈

在使用農(nóng)業(yè)機(jī)械以及大型的農(nóng)用設(shè)備時(shí)，要避免出現(xiàn)過載的情況，確保齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)的封閉性，進(jìn)而避免齒輪箱中進(jìn)入硬物和灰塵。

2.3 配件更換要選擇原廠件

非原廠件因?yàn)榧庸し绞?、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)以及選擇的材料不同，所出廠的配件可達(dá)不到要求，維修之后也達(dá)不到?來的效果，很有可能在使用過程中出現(xiàn)故障。在選擇齒輪的時(shí)候一定要注意齒輪表面的粗糙度。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，低速重載的齒輪表面粗糙程度會(huì)給齒輪表面造成較大的磨損，初始零件表面的粗糙程度越高。發(fā)生磨損的機(jī)率也越高，一定要選擇表面光滑的齒輪。 

03　結(jié)束語

在對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械失效齒輪進(jìn)行更換和維護(hù)之后，必須做好磨合再進(jìn)行使用，確保使用過程中不會(huì)產(chǎn)生磨損。此外，要不斷改善新齒輪的表面質(zhì)量，提升齒輪的承載能力和耐磨性，進(jìn)而延長(zhǎng)農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用壽命。

來源：《南方農(nóng)機(jī)》2019年14期