齊振海

齒輪的作用在于利用兩軸傳遞空間中的運(yùn)動和動力，在現(xiàn)代機(jī)械中受到廣泛應(yīng)用。常用于拖拉機(jī)、汽車上的部件，如驅(qū)動橋、變速器、發(fā)動機(jī)等。由于兩個(gè)齒輪在運(yùn)作過程中，輪齒間的嚙合出相互接觸，并進(jìn)行切線滑動。在承載外界負(fù)荷的情況下，使輪齒根部受到了彎曲應(yīng)力，齒面之間產(chǎn)生滑動使齒輪出現(xiàn)摩擦，因齒輪之間產(chǎn)生接觸而出現(xiàn)觸應(yīng)力。受到上述作用力的影響，會導(dǎo)致齒輪的齒牙折斷、齒面膠合、齒面磨損、燒傷等，進(jìn)而導(dǎo)致齒輪失效。

一、齒輪失效的主要原因

1、齒牙折斷

分為過載折斷和疲勞折斷兩種。過載折斷是由于齒輪在短期內(nèi)承受了過載或嚴(yán)重超載的力量，或者承載的力量過于集中，而導(dǎo)致齒輪折斷。致使輪齒斷裂的原因有：齒輪突然受到較大的力量沖擊過;由于機(jī)械的軸承已經(jīng)損壞導(dǎo)致輪齒承受載荷過大;由于軸的彎曲引起;在兩個(gè)適配的齒輪之間存在較大且堅(jiān)硬的異物，破壞了齒輪間的配合引起過載荷。齒輪因過載而折斷后的鋼制齒輪或鑄鐵齒輪，其斷面會出現(xiàn)粗晶粒組織狀態(tài)。如果為滲碳齒輪，在輪齒中心部位堅(jiān)硬程度低時(shí)，滲層中會出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致輪齒的斷裂。疲勞折斷。當(dāng)齒根處產(chǎn)生的作用力超出了材料的疲勞限度后，齒根會產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋會隨著齒輪的運(yùn)作不斷擴(kuò)展延伸，最終使齒根因疲勞運(yùn)作而導(dǎo)致折斷。斜齒圓柱齒輪和人字齒輪的齒根會根據(jù)傾斜方向而產(chǎn)生裂紋，并逐漸擴(kuò)展，斷面平滑，且呈貝殼紋路。疲勞折斷往往是由于齒輪設(shè)計(jì)不當(dāng)，承載過重，齒輪間的運(yùn)作過量引起的。

2、齒面膠合

齒輪在低速運(yùn)轉(zhuǎn)的過程當(dāng)中，，由于輪齒之間的不良接觸或由于齒面的形狀不規(guī)則，使齒面局部受力過大，齒面間不易產(chǎn)生潤滑油膜，或形成的油膜厚度不夠，使齒面間的金屬直接接觸產(chǎn)生摩擦，使齒輪產(chǎn)生高溫熔焊情況，并由于齒輪滑動的方向不同而產(chǎn)生撕裂的溝痕，稱為為冷膠合。當(dāng)齒輪進(jìn)行高速且重載的運(yùn)動中，齒輪間溫度的瞬間升高導(dǎo)致油膜損壞，使齒輪接觸面發(fā)生金屬熔焊，并沿齒輪滑動方向形成溝痕，稱為熱膠合。

3、齒面磨損

即為輪齒間由于接觸而產(chǎn)生耗損。當(dāng)灰塵或臟物進(jìn)入嚙齒之間時(shí)，在滑動過程中，齒面間的嚙合會受到影響，出現(xiàn)磨損情況，即為磨粒磨損。齒面磨損分為磨料磨損、刮傷和腐蝕磨損在潤滑油使用不當(dāng)或齒輪設(shè)計(jì)和選材不當(dāng)?shù)那闆r下會產(chǎn)生毀壞性磨損。

出現(xiàn)齒面燒傷的情況是由于齒輪負(fù)荷過重、或齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)或潤滑油使用不當(dāng)使齒輪之間過度摩擦，使齒輪遇到高溫造成的，溫度過高足使齒輪產(chǎn)生變色和淬火的效果。齒面的燒傷會加速齒輪疲勞，縮減齒輪使用壽命。齒面塑性變形。當(dāng)齒輪承載過重的情況下會導(dǎo)致金屬產(chǎn)生塑性變形。齒面硬度低會由于短期超載或齒面摩擦過大，使金屬表層沿轉(zhuǎn)動方向出現(xiàn)塑性變形。齒輪的塑性變形可以分為三種：即壓塌和飛邊變形、波紋變形和起皺變形。造成齒面塑性變形的原因有三：熱處理不當(dāng)、潤滑使用及保護(hù)不當(dāng)、過載超載。熱處理不當(dāng)是由于齒面硬度較低低，不符合齒輪的硬度標(biāo)準(zhǔn)，屬于齒輪制造工藝的不成熟，導(dǎo)致齒輪的缺陷。

二、預(yù)防措施

齒輪失效現(xiàn)象的出現(xiàn)都是相伴而生的。防止齒輪失效需要做好以下工作。

1、完善齒輪的潤滑工作，提高所使用的潤滑油質(zhì)量。

如果潤滑油使用不當(dāng)，在高速重載的情況下運(yùn)作的齒輪，會出現(xiàn)齒面溫度過高，導(dǎo)致金屬色變、齒面產(chǎn)生膠合。出現(xiàn)潤滑不良情況的原因有，油路、噴油孔的堵塞，潤滑油摻水、潤滑油變質(zhì)、油面溫過高等都會出現(xiàn)潤滑不當(dāng)?shù)默F(xiàn)象。在使用中潤滑油的過程中，需要時(shí)常按照專業(yè)技術(shù)的指導(dǎo)要求對潤滑油進(jìn)行檢查。

2、避免超負(fù)荷作業(yè)

嚴(yán)格按照操作規(guī)范運(yùn)作齒輪，盡量減少對齒輪的長時(shí)間超負(fù)荷作業(yè)，保護(hù)齒輪使其不受外力影響。對于工作量與工作力度不穩(wěn)定思維齒輪而言，齒輪經(jīng)常超負(fù)荷運(yùn)作，如果不及時(shí)對齒輪實(shí)施保護(hù)，就會使輪齒因過載而產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，長期的過載運(yùn)作也會使輪齒產(chǎn)生疲勞而出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

3、做好齒輪裝配工作

當(dāng)齒輪之間進(jìn)行嚙合時(shí)出現(xiàn)齒寬方向僅一端接觸，或者齒輪出現(xiàn)直線性偏差等問題時(shí)，使在齒寬方向上齒輪所承受的負(fù)荷不均，造成齒輪無法平穩(wěn)順利地運(yùn)作轉(zhuǎn)動，即“一端接觸”，使齒輪受力不均，局部承受負(fù)荷過大，嚴(yán)重時(shí)造成斷齒。因此，在對齒輪進(jìn)行裝配時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，不裝配不合格齒輪;保持齒輪的清潔。齒輪上的各種裝置都要裝配緊密牢固，防止齒輪在工作過程中發(fā)生意外情況。

綜上所述，齒輪是農(nóng)業(yè)機(jī)械中最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹匾獧C(jī)械部件，用于傳遞兩軸之間的運(yùn)動，產(chǎn)生動力，其運(yùn)作效率高、運(yùn)行精確而穩(wěn)定等，是農(nóng)業(yè)機(jī)械中不可缺少的一部分。要想推動農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化趨勢完善農(nóng)業(yè)機(jī)械便是其中的重要組成部分。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)量大，因此齒輪需要經(jīng)常進(jìn)行長時(shí)間的超負(fù)荷工作。加快了齒輪的失效，縮減了齒輪的使用年限。因此本文對齒輪失效的原因以及應(yīng)對齒輪失效的措施進(jìn)行了總結(jié)，以完善農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用方式，一定程度上促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

（作者單位：155800黑龍江省友誼農(nóng)場第八管理區(qū)）