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齒輪磨損失效形式的研究及改進
發布時間:2026-05-06 00:35:57 來源:未知
齒輪傳動因其具有傳動平穩、傳動比恒定、結構緊湊、能承受較大載衙等優點,而廣泛應用於各種機械傳動中。但受材質、製造精度、加工工藝、安裝及環境等因素的影響,齒輪會產生各種各樣的失效,如輪齒折斷、點蝕、磨損、膠(jiao)合(he)和(he)齒(chi)麵(mian)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)等(deng),嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)齒(chi)輪(lun)的(de)壽(shou)命(ming),因(yin)此(ci)對(dui)齒(chi)輪(lun)常(chang)見(jian)失(shi)效(xiao)形(xing)式(shi)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu),提(ti)出(chu)改(gai)進(jin)措(cuo)施(shi),有(you)效(xiao)延(yan)長(chang)齒(chi)輪(lun)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)經(jing)濟(ji)現(xian)實(shi)意(yi)義(yi)。
本文以∮2700×3600型球磨機的傳動齒輪副為例,重點對傳動齒輪磨損失效問題進行研究,並提出改進措施。
1、齒輪傳動係統簡介
本文研究的∮2700x 3600型球磨機傳動係統如圖1所示,該傳動係統采用半開式單邊傳動。
由圖l可知,該傳動係統主要包括電動機、聯軸器、傳動軸、小齒輪、大齒圈及軸承和軸承座等。傳動過程如圖2所示:
電動機通過聯軸器將動力傳給小齒輪,再經齒輪齧合傳給大齒圈,帶動球磨機轉動。傳動齒輪參數如表1。該傳動齒輪副係統具有高速、強振動、重載、周期性衝擊、工作環境惡劣等特點,富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
在zai生sheng產chan運yun行xing中zhong,發fa現xian齒chi輪lun使shi用yong壽shou命ming與yu預yu期qi壽shou命ming有you的de相xiang差cha很hen大da,齒chi輪lun齒chi麵mian磨mo損sun現xian象xiang嚴yan重zhong,非fei正zheng常chang磨mo損sun又you導dao致zhi傳chuan動dong裝zhuang置zhi產chan生sheng劇ju烈lie振zhen動dong,嚴yan重zhong時shi造zao成cheng軸zhou承cheng座zuo的de損sun壞huai。通tong過guo對dui報bao廢fei齒chi輪lun的de失shi效xiao形xing式shi進jin行xing統tong計ji發fa現xian輪lun齒chi雖sui然ran也ye有you折zhe斷duan現xian象xiang,但dan比bi例li較jiao小xiao,磨mo損sun失shi效xiao占zhan的de比bi例li最zui大da,有you必bi要yao對dui磨mo損sun問wen題ti進jin行xing研yan究jiu。
2、傳動齒輪副磨損理論及影響因素
2.1齒輪傳動的特點
chilunchuandongshijishangshitongguozhudongchilundechikuo,tuidongcongdongchilunlunchidechikuolaishixianyundongchuandide。zaiyiduilunchicongkaishiniehedaotuoliniehedeguochengzhong,juyouyixiajigetedian:
(1)齒輪傳動中,作用在輪齒上的力總是垂直指向齒麵。
(2)傳動過程中,齒麵上任一點處的受力都是時時變化的,從齒體來說,以彎曲應力為主。
(3)在輪齒的運動過程中,除節點處是純滾動外,其餘接觸點均為連滾帶滑,齒根部分比齒頂部分跑得慢。
(4)齒輪副的實際中心線和理論齧合線是以平麵運動方式變化的,實際齧合點的軌跡足一條曲線。
2.2磨損理論及分類
磨損是指運動副之間磨擦導致零件表麵材料的逐漸喪失或遷移,齒輪磨損是指齧合過程中齒輪表麵材料不斷摩擦和消耗的過程日。
關於磨損現象的本質問題,人們曾經提出過很多理論p,如(ru)克(ke)拉(la)蓋(gai)爾(er)斯(si)基(ji)的(de)疲(pi)勞(lao)磨(mo)損(sun)理(li)論(lun),麻(ma)省(sheng)理(li)工(gong)學(xue)院(yuan)的(de)剝(bo)層(ceng)理(li)論(lun)等(deng)他(ta)們(men)從(cong)不(bu)同(tong)的(de)角(jiao)度(du)對(dui)磨(mo)損(sun)現(xian)象(xiang)進(jin)行(xing)了(le)大(da)量(liang)的(de)理(li)論(lun)研(yan)究(jiu)。但(dan)由(you)於(yu)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)多(duo)種(zhong)多(duo)樣(yang),例(li)如(ru)材(cai)料(liao)性(xing)能(neng)、工作環境、潤滑、製zhi造zao和he安an裝zhuang精jing度du以yi及ji在zai運yun行xing過guo程cheng中zhong的de維wei修xiu等deng等deng,各ge因yin素su之zhi間jian又you互hu相xiang影ying響xiang,因yin此ci對dui磨mo損sun的de研yan究jiu,以yi實shi驗yan研yan究jiu和he現xian場chang的de經jing驗yan為wei主zhu,以yi獲huo得de研yan究jiu數shu據ju,進jin行xing經jing驗yan性xing的de研yan究jiu。
關於磨損的分類方法也不一致,可概括為以下幾種:按磨損程度可以將磨損劃分為輕微磨損、中等磨損和過度磨損;按照磨損機理可分為粘著磨損、磨料磨損、表麵疲勞磨損、腐蝕磨損、流體侵蝕磨損、機械化學磨損等類型;按磨損結果著重對磨損表麵的外觀描述可分為劃傷磨損、點蝕磨損、剝落磨損、膠合磨損等。
2.3磨損影響因素
本文主要從製造、工作環境、潤滑、安裝精度等方麵進行研究。
2.3.1製造方麵
首shou先xian是shi選xuan材cai,材cai料liao是shi決jue定ding齒chi輪lun耐nai磨mo性xing的de一yi個ge重zhong要yao因yin素su,材cai料liao的de含han碳tan量liang及ji合he金jin成cheng份fen對dui耐nai磨mo性xing有you明ming顯xian影ying響xiang。有you資zi料liao介jie紹shao,合he金jin元yuan素su與yu鋼gang中zhong的de碳tan形xing成cheng特te殊shu的de碳tan化hua物wu,能neng明ming顯xian提ti高gao鋼gang的de耐nai磨mo性xing。而erNishiyizhongzonghexingjiaohaodeyuansu,tabunengyutanxingchengtanhuawu,keyizengqianggangdecuitouxing,tigaocailiaodegexiangjixiexingneng。qicishilunchidezhizaojingduhebiaomianguangjiedu,yingfuheyaoqiu。
2.3.2工作環境方麵
受空間、重量等因素的限製,該傳動係統采用製造簡單、更換方便的開式齒輪傳動。實際工作條件是:shouxiankongqizhongpiaofuyoudaliangfenchen,dangzhexiekeliluodaochimianshangshi,zeyouyuyouzhidezhanfuzuoyong,zhexiekelihuifuzhezaichimianshang,suizhelunchidexianghuniehe,shoudaoqiangdayalizuoyong,jiaoyingdefenchenkelibeiqianruchimian,chaoguochilunchimianyingdudekeli,jiuhuizaichimianshanghuachuhuahen;jixushouyayinglizuoyong,pilaotuoluo,jiuxingchengmosunkeli。qicizheleichilunyouyubenshenshoufuhejiaoda,chongjiyanzhong,runhuabuliang,mifengzhuangkuangjiaocha,chimianyerongyifashengjuliemosun,
2.3.3潤滑方麵
該傳動係統的潤滑裝置是在齧合區上方的齒輪護罩部位開有—個的加油槽,潤滑油通過油槽底部的縫隙滴到齒輪上方的脫離齧合的部位,又是采用人工定期加油。容易出現如下問題:
(1)由you於yu潤run滑hua油you是shi在zai齒chi輪lun旋xuan轉zhuan一yi周zhou後hou,才cai能neng進jin入ru齧nie合he區qu。大da部bu分fen潤run滑hua油you在zai離li心xin力li的de作zuo用yong下xia被bei甩shuai到dao齒chi輪lun副fu上shang麵mian護hu罩zhao的de底di部bu,隻zhi有you很hen少shao一yi部bu分fen能neng進jin入ru齒chi輪lun副fu局ju部bu齧nie合he區qu,造zao成cheng齧nie合he區qu缺que油you,形xing成cheng千qian摩mo擦ca引yin起qi磨mo損sun。
(2)youyujiayoucaomeiyoujinxingfengbi,kongqizhongdepiaofuwuhexiaokeli,huisuizherunhuayoujinruniehebiaomian,yinqimolimosun,chilunhuzhaodibudechangqijileixiadekeliyouyuzhendongyehuiluoruchilunniehequ,yerongyiyinqimolimosun。
(3)加(jia)油(you)槽(cao)長(chang)期(qi)不(bu)清(qing)理(li),空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)漂(piao)浮(fu)物(wu)和(he)小(xiao)顆(ke)粒(li),堵(du)塞(sai)加(jia)油(you)縫(feng)隙(xi),部(bu)分(fen)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)不(bu)按(an)時(shi)加(jia)油(you)都(dou)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)注(zhu)油(you)不(bu)充(chong)分(fen),導(dao)致(zhi)缺(que)油(you),在(zai)齒(chi)輪(lun)副(fu)齧(nie)合(he)麵(mian)之(zhi)間(jian)不(bu)能(neng)形(xing)成(cheng)油(you)膜(mo),形(xing)成(cheng)幹(gan)摩(mo)擦(ca)。
2.3.4安裝精度方麵
安裝精度不合格時,容易出現兩類問題:
(1)當球磨機的軸線與小齒輪軸線平行度誤差超出允許範圍時,會出現“一端接觸”xianxiang,yinqizaiheyanchikuanfangxiangfenbubujunyun,daozhilunchibiaomianchanshengmosunbujunyun,yijiniehechilundecejianxihuodingjianxikongzhibuyanshi,huiyingxiangchilunderunhuaxiaoguoyinqimosun。
(2)dangqiumojidianjizhouhexiaochilundezhouxianzhijiandetongzhouduwuchachaochuyunxufanweishi,huiyinqiqiangliedezhendong,xitongzhendongnengshichilunzainieheguochengzhongchuxiansuoweidedongtainiehebianwei,zhezhongdongtainiehebianweidaozhiniehedianzaichigaozhongbumouxielinyuyijinliangbutuiyibudewangfufangshiyidong,zheyifangmianrongyishiniehechimianjianderunhuayoumozaodaopohuai,shimocazengda,lingyifangmiandaozhichongjizaihejijuzengjia,shizaihefengzhizengjia,yezengjialeniehechimianwendexiangduihuadongjuli,zhejifangmiandezonghexiaoyingdaozhiniehechimianjianfashengjuliehuadongmoca,yinqichimiandeguozaomosun。
3、改進方案及措施
根據以上分析,結合實際工作條件,從以下方麵提出如下改進措施。
(1)改變齒輪密封形式。為減少進入齒輪副齧合麵的粉塵數螢,減少磨粒磨損現象的發生,將密封形式由半開式改為封閉式。
(2)改變齒輪潤滑方式。為保hE齒輪齧合麵上潤滑油的充分供給,避免缺油現象的發生,將齒輪潤滑方式由人工定時加油改為自動噴油潤滑。
(3)為避免“一端接觸”現象的發生,嚴格按照球磨機安裝和檢修標準進行安裝和檢修,保證電動機主軸和小齒輪的軸線之間的同軸度誤差在允許的範圍內。
(4)為減少傳動齒輪副的周期性衝擊、振動等,應加強日常點檢和維修,將小齒輪軸線和大齒輪軸線之間的平行度嚴格控製在誤差允許範圍之內。
(5)改善齒麵的加工質量,在不增加加工成本的前提下,盡量提高輪齒的精度和表麵光潔度,使齒麵有效接觸麵積盡可能擴大,減少磨損。
4、結束語
首先簡述了Ø2700×3600xingqiumojichuandongxitongdegongzuoyuanlihetedian,zhichumosunshichuandongchilunfudezhuyaoshixiaoxingshi,jiehemosunlilunfenxileyingxiangyinsu,bingtichugaijincuoshi,dechuruxiajielun:
(1)磨損是球磨機傳動齒輪副的主要失效形式。
(2)齒輪的材料性能、製造精度對齒輪的磨損失效有很大的影響。
(3)工作環境惡劣,傳動齒輪副密封狀況差,導致齒輪磨損的主要原因。
(4)潤滑不良、安裝精度差引起的振動,也是齒輪副產生磨損主要原因。