关于齿轮的失效及修理方法的探讨

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摘要：现代社会，各种企业的机器设备都离不开齿轮，而因为齿轮故障造成的机器失常，运转停止也是企业工期延长和经济损失的重要原因。我们从各个方面出发，分析造成齿轮失效的原因，并依据不同的原因，寻找出不同的解决办法。降低齿轮失效频率，维护广大企业的利益。

关键词：齿轮;失效;维修;

前言

现代机械设备，基本都离不开齿轮。而造成机械设备故障的原因，超过一半一半都发生在齿轮运转上。可以说，齿轮的正常运作，是保证企业正常工作，保证企业效益最近本的要求之一。正因为这样，我们很有必要对齿轮失效的各种原因和影响进行仔细研究，找出相应的维修方法，保证齿轮正常工作，减少机械故障的发生。

1.齿轮失效的原因

齿轮失效一般是由于自身设计制造有缺陷，齿轮安装不精准，材料不达标或者维护不足造成的。

1.1很多齿轮由于设计时间较早，图纸未进化，原本生产前就存在隐患。也有一些设计可能没有问题，但是由于某些原因导致制造不标准，没有完全按照设计要求生产。也许短期内看不出问题，但是从长期来看，肯定大大影响零件的使用寿命。

1.2虽然有图纸依照，但是并不能保证所有零部件的安装都达到了应有的精度，这样也会引发机械故障。

1.3材料选择的问题。由于对材料的热处理和冷加工要求不标准，很多本身有缺陷的材料用于制造齿轮。负荷压力集中作用于齿轮时，这些材料由于自身的微裂或者不紧密，就会断裂或者出现严重磨损。直接影响机械工作。

1.4齿轮缺乏定期维护和修理。很多企业没有合理的机械维护制度，总是在故障发生之后才进行处理。定期维护保养，防患于未然才能保证机械的高效率运作。 2.齿轮失效的表现

齿轮失效一般表现为齿轮断裂和齿面损坏两种形式。至于轮幅、轮缘之类的部件很少出现问题。

2.1齿轮断裂一般是因为轮齿出现问题造成的。具体分为过载断裂、疲劳断裂和随机断裂三种类型。直齿轮轮齿的断裂通常都是全齿断裂，而斜齿轮和锥齿轮轮齿的断裂通常是局部断裂。

（一）一般来说，由于短时间之内，齿轮负荷量过大或多次达到负荷极限，会引发齿轮断裂。同样，因为齿轮质量不达标，材质有缺陷也会造成齿轮断裂。具体表现为断面呈放射状或者有大量人字裂痕，放射方向与裂痕扩展方向平行，放射中心就是断裂源头，断口没有疲劳造成的贝壳纹路。

（二）最常发生的轮齿断裂是因为疲劳运作造成的。由于齿轮长期承受重复压力，尤其是在受到弯曲压力的作用下，根部发生了变形，而这种变形达到一定程度，就会产生裂痕并扩散，当承受不了运作的负荷时，就会突然断裂。

（三）随机断裂大都是因为齿轮材料有缺陷，长期使用后发生剥落或者残缺，而当齿轮工作时，高强度的压力集中在这些位置就会形成断裂。这种情况要在齿轮加工时严格检查，以防止次品出厂流入市场。

2.2齿面损坏根据表现形式的不同分为齿面疲劳、胶合、磨损和塑性变形几种情况。

（一）简单的来说，齿面疲劳就是因为齿轮长期使用中，大量的剪应力作用于齿面，出现裂纹，造成齿面损伤。而由于齿轮材质的差异，负荷量的不同，齿面疲劳也会出现不同的表现形式，比如点蚀‘剥落和表层碎裂。

（二）两个相互联系的齿轮在长期的压力下，由于金属脱落粘合，齿轮表面就会发生胶合。依据不同的情况和特征，又可以划分为轻微胶合，中等胶合，破坏性胶合和局部胶合。

（三）相互作用下的齿轮在长期的运转过程中不断地相互摩擦。强大的摩擦力会对轮齿造成严重的损耗。根据程度和特点的不同，区别为轻微磨损、中等磨损、过度磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损。

（四）塑性磨损简单的说就是齿轮变形。一些轮面材质相较硬度比较低，长期受到强大的压力就会发生塑性变形。由于变形形状的不一样，，塑性变形可分为碾击塑变、鳞皱、起脊、压痕，齿体塑变五种形式。

2.3除了以上两种原因，还有很多种其他原因会造成齿面损坏。比如材料工艺、意外事故等等。目前通过遥控闭锁装置能够有效解决齿轮工作中产生的损坏。

3.失效齿轮的维修

由于齿轮损坏部位、损坏形式和损坏程度的不同和我们维修材料，维修技术维修时间的限制，我们使用的维修方法也不同。要因地制宜，灵活运用。

3.1变换方位法。因为很多单项转动的齿轮长期的工作过程中只损坏了一个齿面，那么，我们只需要把它卸下，旋转180度重新安装，使用没有损坏的齿面，就可以继续照常工作了。这种方法经济实惠维修速度快，但是限制较大。只能在单项面状齿轮上实现。

3.2切削变位法。通俗的来说，我们卸下一对严重磨损的齿轮，计算好中心距，直接对它们进行切割，缩小他们的比例。之后，再经过计算，设计切割出一对合乎标准的小齿轮。与大齿轮进行搭配，一起安装完毕，就可以照常工作。但是这种办法同样限制非常大。基本只能在大传动比、大模数的机械上实现，因为这类机械一般容易齿轮数目超限，而且齿轮多，方便搭配重组。同时，必须要求被切削齿轮外径足够大，齿形磨损不严重，这样才能切割。这种方法不仅能够降低损耗，还能提高维修的效率。但是，这种方法不可能在同样一组机械中长期无限制使用，因为久而久之，会影响齿轮的传动质量。

3.3堆焊。简单的来说，堆焊法就是用电焊或者气焊的办法把金属融化，堆在已经磨损的齿轮上，然后对齿轮进行精加工，恢复它的工作性能。

3.4金属涂敷法。适用性最广泛的其实是金属涂敷法，基本适用于所有齿轮的修复。而且因为科技的进步，这种方法的适用性和修复性能也在一直不断提高。其实金属涂敷法就是用金属给齿轮打上“补丁”，把金属粉末涂在齿轮的磨损处然后加热处理，最后经过打磨，齿轮就可以恢复到原本的尺寸，重新工作了。

3.5镶齿。在实际应用中，由于金属涂敷法对于技术和器材的要求较高，一般还是镶齿修复的办法应用度最高。顾名思义，镶齿就是给齿轮镶牙，对轮齿崩坏的齿轮进行修补。具体做法一般是在崩坏齿轮的位置刨或者锉出一个齿槽，补上一块轮齿，随后进行固定和其他处理，使齿轮恢复正常。如果一个齿轮多个轮齿受损，必要的情况下可以重新镶齿圈，更换所有的轮齿。这种方法也是目前国内修复齿轮的主要方法。

4.结束语

齿轮对机械的重要性不言而喻。对齿轮失效的各种原因和表现深入分析，针对不同的原因和情况对齿轮进行合理的日常保养和紧急维修处理。才能减少不必要的损失，保证企业机械的正常运行，提高经济效益。