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圓柱齒輪減速機齒輪的失效分析與預防

來源:|作者:|發布時間:發布時間:2019-10-21|0 次瀏覽|分享到:


1圓柱齒輪減速機齒輪典型失效特性分析


齒輪在運轉過程中,由於製造不良、操作安裝或維護不善,會出現各種形式的故障。故障形式又因齒輪材料、熱處理、運轉狀態等因素的不同而不同 [1],主要是齒麵間承受著交變載荷,常造成斷齒、齒麵點蝕、剝落、膠合及磨損等失效形式。根據對造紙車間壓榨輥、烘缸傳動圓柱齒輪減速機抽樣分析,減速機齒輪中各故障的比例是:斷齒占 41%,點蝕占 31%,劃痕占 10%,磨損占 10%,其他占 8%。

 

1.1 斷齒


斷齒是最常見的齒輪故障,輪齒的折斷一般發生在齒根,因為齒根處的彎曲應力最大,而且是應力集中之源。斷齒常見的有 3 種情況:

 

1. 疲勞斷齒。由於輪齒根部在載荷作用下所產生的彎曲應力為脈動循環交變應力,以及在齒根圓角、加工刀痕、材料缺陷等應力集中源的複合作用下,會產生疲勞裂紋。裂紋逐步蔓延擴展,最終導致輪齒發生疲勞斷齒。

 

2. 過載斷齒。造紙車間壓榨輥、烘缸傳動所用圓柱齒輪減速機,其齒輪多由鑄鐵或高硬度合金鋼等脆性材料製成,由於嚴重過載或受到衝擊載荷作用,會使齒根危險截麵上的應力超過極限值而發生突然斷齒。

 



3. 局部斷齒。當存在齒麵加工精度較低或齒輪安裝質量較差時,沿齒麵接觸線會產生一端接觸、另一端不接觸的偏載現象。偏載使局部接觸的輪齒齒根處應力明顯增大,超過極限值而發生局部斷齒,而局部斷齒總是發生在輪齒的端部。

 

1.2 齒麵點蝕


齒麵點蝕也是圓柱齒輪減速機齒輪常見的損壞形式之一,一般多出現在靠近節線的齒根表麵上,發生的原因是齒麵脈動循環接觸應力超過了材料的極限應力。在齒麵處的脈動循環變化的接觸應力超過了材料的極限應力時,齒麵上就會產生疲勞裂紋。裂紋在齧合時閉合而促使裂紋縫隙中的油壓增高,從而又加速了裂紋的擴展。如此循環所產生的變化,最終使齒麵表層金屬一小塊一小塊地剝落下來而形成麻坑,即為齒麵點蝕。


點蝕情況一般有兩種:①初始點蝕(亦稱為收斂性點蝕)。通常隻發生在軟齒麵(HB < 350)上,點蝕出現後,不再繼續發展,甚至反而消失。原因是微凸起處逐漸變平,從而擴大了接觸區,接觸應力隨之降低。②擴展性點蝕。發生在硬齒麵(HB> 350)上,點蝕出現後,因為齒麵脆性大,凹坑的邊緣不會被碾平,而是繼續碎裂下去,直到齒麵完全損壞。


1.3 磨損


齒麵的磨損是由於金屬微粒、塵埃和沙粒等進入齒輪的工作表麵所引起的。齒麵不平、潤滑不良等也是造成齒麵磨損的原因;此外,聯軸器不對中、聯軸器磨損以及扭轉共振等,會在齒輪齧合點引起較大的扭矩變化,或使衝擊加大,將加速磨損。


齒輪磨損後,齒的厚度變薄,齒廓變形,側隙變大,會造成齒輪動載荷增大,不僅使振動和噪音加大,而且很可能導致斷齒。


1.4 齒麵膠合


齒麵膠合(劃痕)是由於齧合齒麵在相對滑動時油膜破裂,齒麵直接接觸,在摩擦力和壓力的作用下接觸區產生瞬間高溫,金屬表麵發生局部熔焊粘著並剝離的損傷。


齒麵膠合往往發生在潤滑油黏度過低、運行溫度過高、齒麵上單位麵積載荷過大、相對滑動速度過高、接觸麵積過小、轉速過低(油帶不起來)等條件下。齒麵發生膠合後,將加速齒麵的磨損,使齒輪傳動很快地趨於失效。

 



1.5 軸承的失效及聯軸器對中


聯軸器的對中以及軸承的失效也是造成齒輪損壞故障的重要原因。當齒輪箱軸承出現故障時 [2],常會產生有規律的衝擊,當動能較大,聯軸器對中不良,軸承會出現嚴重故障,此時會加速齒輪的損壞,使齒輪及早失效。


2圓柱齒輪減速機齒輪故障的預防


造紙車間壓榨輥、烘缸傳動所用圓柱齒輪減速機,齒輪的失效既有設計製造原因,也有安裝、使用、潤滑,維護保養的原因。對於6up官網使用者,隻有從安裝、使用、潤滑及維護保養的角度出發,采取合理的措施,才能有效減少齒輪的損壞。

 

2.1 新技術在減速機使用中的運用


減速機的設計優化在不斷發展,公司根據壓榨輥、烘缸的工作狀況,選用自帶冷卻係統的減速機,也使減速機的使用壽命不斷延長。近年來在線監控診斷技術在運行設備中不斷使用,包括簡易診斷方法(也就是通過聲音診斷法、振動診斷法以及衝擊診斷法[3])和精密診斷方法(也就是時域分析、頻域分析和倒頻譜分析等),可及時發現設備運行中的異常情況,同樣圓柱齒輪減速機在使用在線監控技術時,通過對各種特征的技術分析,可及時發現溫度、振動、噪聲、運行曲線等方麵的變化,迅速判斷齒輪是處於正常的工作狀態還是異常的工作狀態,對於異常工作狀態的齒輪采取相應的措施,能及時把出現的設備隱患消滅在萌芽狀態,避免由於問題發現不及時而造成設備事故的發生。


2.2 合理選型


不同的造紙機車速,要選用不同形式的圓柱齒輪減速機。一般情況下,硬齒麵減速機的使用壽命相對較長,能選用硬齒麵減速機的盡可能使用硬齒麵減速機;此外,減速機的功率要合適,杜絕小馬拉大車的現象。


2.3 保證安裝精度


安裝圓柱齒輪減速機時,要保證各項安裝精度,聯軸器的對中精度要符合要求,齒輪和軸承的安裝精度更要達到要求。


2.4 有效潤滑


有效的潤滑能減少齒輪很多故障的發生。首先要保證良好的潤滑,良好的潤滑一般不會產生顯著的磨損。對於低速傳動宜采用黏度大的潤滑油,而高速傳動則應采用含有抗膠合添加劑的潤滑油。定期更換潤滑油,防止油脂變質造成齒麵快速磨損。因此造紙車間根據壓榨輥、烘缸速度的不同,以及冬夏環境溫度的不同,選用合適的潤滑油,可有效延長減速機齒輪的使用壽命。另外,減速機的潤滑方式 [4] 對延長齒輪的壽命也具有非常大的作用,對高速重載荷的減速機,可采用強製潤滑的方式,能保證齒麵及軸承處於良好的潤滑狀態。

 

2.5 保證減速機密封良好


密封良好的減速機,不但可以保證不會產生漏油現象,還能防止灰塵、水等異物進入到減速機內,避免油品汙染失效出現齒麵磨損現象。因此,我公司圓柱齒輪減速機,選用新型密封材料,無孔端蓋從使用普通密封膠改為采用優質密封膠,有孔端蓋處從使用普通單唇骨架橡膠油封改為采用雙唇丁氰油封或多唇油封,有效避免了減速機油品的泄漏及異物進入減速機造成油品的汙染問題,延長了齒輪及軸承的使用壽命。


2.6 減速機的合理運行


圓柱齒輪減速機在使用時,要防止超速、超載運行現象,杜絕減速機的使用工況超過減速機的設計性能。減速機在啟動時,要先爬行,後運行,避免快速啟動時減速機齒輪受到猛烈撞擊。現在我公司造紙車間烘缸傳動減速機由直流電機啟動逐步改為采用變頻啟動,大大提高了減速機的使用壽命。


3結語


圓柱齒輪減速機齒輪的損壞在減速機故障中占有絕大比例,其主要的失效形式就是點蝕、磨損、膠合、剝落及斷齒,為了防止這些失效形式的發生,除設計製造因素外,6up官網要正確合理選用減速機,不斷采用新技術、新工藝、新材料,對減速機進行正確的安裝、維護、保養及潤滑,才能減少故障的發生,延長減速機的使用周期,節約維修費用,保證設備的正常運行。

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