摘要：首先介紹了齒輪在冶金機(jī)械上的應(yīng)用,其次就冶金機(jī)械設(shè)備上齒輪的失效表現(xiàn)和原因作了詳細(xì)分析,最后就如何避免和預(yù)防齒輪的失效問(wèn)題提出了解決措施。

關(guān)鍵詞：冶金機(jī)械 齒輪 失效 分析

中圖分類號(hào)：TF30 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2013）26-387-01

1前言

作為工業(yè)體系中的重要行業(yè)，冶金行業(yè)內(nèi)所用到的機(jī)械設(shè)備一般都是重型和大型設(shè)備，具有現(xiàn)場(chǎng)工作條件差、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，并且一旦機(jī)械設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將對(duì)冶金企業(yè)造成極大的損失。因此，為了避免因傳動(dòng)裝置失效而造成的大規(guī)模損失，冶金機(jī)械對(duì)其傳動(dòng)裝置的可靠性，尤其是機(jī)械齒輪的可靠性有著比較高的要求。在實(shí)際工作中，需要技術(shù)人員針對(duì)齒輪的失效進(jìn)行分析，查找故障模式，分析齒輪失效事故的規(guī)律和失效原因的影響程度，并能夠針對(duì)引起齒輪失效的原因采取有效的預(yù)防措施，從而提高冶金機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性。

2齒輪在冶金機(jī)械上的應(yīng)用

在冶金機(jī)械設(shè)備上，通常需要在以下場(chǎng)合中應(yīng)用齒輪傳動(dòng)裝置：a.為了滿足機(jī)械設(shè)備的使用要求，需要改變轉(zhuǎn)速和力矩,b為了改變空間動(dòng)力傳遞的位置和方向以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)路線的分配,c.由一個(gè)動(dòng)力源向若干個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分流動(dòng)力或者由若干個(gè)動(dòng)力源合成供給一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力，即分流或合成動(dòng)力。在實(shí)際中，齒輪一般在球磨機(jī)、旋轉(zhuǎn)窯以及冶金機(jī)械的各種減速裝置中使用的較多。

3冶金機(jī)械齒輪失效的表現(xiàn)和原因

（1）正常磨損

正常磨損是設(shè)計(jì)者在齒輪的相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，依照機(jī)械設(shè)備的使用壽命考慮的。它是齒輪嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，由于嚙合齒面間的相對(duì)滑動(dòng)而造成的齒面上的金屬表面發(fā)生的摩擦損耗。正常磨損對(duì)冶金機(jī)械的正常使用沒(méi)有影響，但對(duì)磨損量要進(jìn)行控制，以方便對(duì)磨損齒輪進(jìn)行修理，對(duì)于磨損程度嚴(yán)重的齒輪，則需要進(jìn)行更換。這里需要說(shuō)明的是，因?yàn)橐苯饳C(jī)械的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件非常惡劣，所以冶金機(jī)械的齒輪通常都達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。

（2）破壞性磨損

破壞性磨損是造成冶金機(jī)械齒輪失效最多的原因之一，通常都是因?yàn)辇X輪承受了非常大的沖擊載荷，齒輪潤(rùn)滑遭到破壞，以致于齒輪表面的金屬直接接觸造成的。破壞性磨損通常表現(xiàn)為齒輪輪廓形狀變形嚴(yán)重，齒輪無(wú)法進(jìn)行平穩(wěn)傳動(dòng)，使用壽命大幅度降低等。以球磨機(jī)的齒輪失效為例，其使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的齒面硬損傷均屬于破壞性磨損。

（3）干涉磨損

由于冶金機(jī)械一般都是大型非精密機(jī)械（例如球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯等），設(shè)計(jì)和制造精度通常都較低，安裝時(shí)因?yàn)槭苤朴诂F(xiàn)場(chǎng)條件和零件本身的制造精度，所以冶金機(jī)械齒輪的安裝質(zhì)量都不高，通常表現(xiàn)為齒輪的安裝間隙過(guò)小、安裝位置不準(zhǔn)確，這很容易造成齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能夠正常嚙合。因?yàn)辇X輪不合理接觸時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力大部分都集中在了小齒輪上，所以隨著機(jī)械設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，小齒輪的破壞程度會(huì)加重，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐尚↓X輪的整個(gè)輪齒被磨損掉，而大齒輪的齒頂也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形，從而徹底破壞齒輪的嚙合傳動(dòng)。我們把這種因齒輪安裝間隙過(guò)小而引起的磨損稱作干涉磨損。

（4）齒面點(diǎn)蝕

由齒面點(diǎn)蝕造成的冶金機(jī)械齒輪失效的案例有很多，主要是因?yàn)辇X輪的潤(rùn)滑失效和安裝精度差造成的。因?yàn)闈?rùn)滑效果和安裝精度會(huì)對(duì)齒輪的接觸應(yīng)力產(chǎn)生很大的影響，當(dāng)接觸應(yīng)力大于允許應(yīng)力時(shí)，處于多級(jí)載荷下的齒面表層非常容易產(chǎn)生裂紋，如果這種裂紋在長(zhǎng)時(shí)間受到接觸應(yīng)力的作用，輪齒表層的金屬就會(huì)發(fā)生片狀剝落，最終引起齒輪的失效。

（5）疲勞剝損

冶金機(jī)械因?yàn)槠洫?dú)特的特點(diǎn)，所以在冶金機(jī)械齒輪的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中要予以考慮，通用的齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)和加工工藝往往對(duì)冶金機(jī)械的適應(yīng)能力不好，不具備良好的針對(duì)性，需要齒輪的設(shè)計(jì)制造人員對(duì)冶金機(jī)械中齒輪的實(shí)際工作狀態(tài)進(jìn)行深入研究，尤其是針對(duì)冶金齒輪的疲勞破壞試驗(yàn)。只有根據(jù)實(shí)際的工作情況選擇合適的設(shè)計(jì)參數(shù)和加工工藝（包括加工精度和材料的熱處理），才能最大限度的預(yù)防冶金機(jī)械齒輪的疲勞剝落（表現(xiàn)為沿齒頂或頂棱從齒面上脫落下顆?；蛐计?。

（6）膠合

冶金機(jī)械的齒輪傳動(dòng)通常具有非密閉、持續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、傳動(dòng)負(fù)荷大、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)粉塵及顆粒多、潤(rùn)滑效果不好等特點(diǎn)，所以冶金機(jī)械齒輪發(fā)生膠合失效的幾率也相對(duì)較大。膠合失效通常是因?yàn)辇X輪傳動(dòng)時(shí)嚙合區(qū)的溫度過(guò)高，接觸面的油膜因受重載作用而被擠破造成的，表現(xiàn)為齒輪的接觸面直接粘結(jié)在了一起，齒輪接觸面部分沿滑動(dòng)方向產(chǎn)生溝痕。

4解決冶金機(jī)械齒輪失效問(wèn)題的探討

4.1設(shè)計(jì)方面

冶金機(jī)械不同于其它機(jī)械設(shè)備，其工作環(huán)境通常較為惡劣，連續(xù)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，齒輪的潤(rùn)滑效果和潤(rùn)滑條件均不理想，甚至于一些冶金設(shè)備需要在酸堿腐蝕的條件下工作。以上這些屬于冶金機(jī)械的特點(diǎn)在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該被充分考慮，而不能僅僅依照通用的齒輪設(shè)計(jì)流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要結(jié)合冶金機(jī)械的實(shí)際工作狀態(tài)選取較大的安全系數(shù)和正確的齒輪材質(zhì)。

4.2制造方面

要結(jié)合冶金機(jī)械齒輪的實(shí)際工作狀態(tài)和失效試驗(yàn)，按照齒輪設(shè)計(jì)的要求對(duì)齒輪進(jìn)行加工制造，不能降低加工精度，熱處理步驟要按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。

4.3 安裝方面

為了確保合適的嚙合間隙和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的平穩(wěn)傳動(dòng)，冶金機(jī)械的齒輪安裝要保證安裝精度。

4.4齒輪潤(rùn)滑方面

冶金機(jī)械設(shè)備通常都比較復(fù)雜、工作環(huán)節(jié)惡劣、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫度變化幅度大且灰塵較多。因此有必要提高冶金機(jī)械設(shè)備的潤(rùn)滑效果以適應(yīng)設(shè)備使用的工況環(huán)境，從而保障齒輪的使用壽命和傳動(dòng)裝置的良好運(yùn)行，總的來(lái)說(shuō)，冶金機(jī)械齒輪減速器的潤(rùn)滑要領(lǐng)包括以下幾點(diǎn)：

（1）潤(rùn)滑油的選擇

冶金機(jī)械齒輪通常都是在超高負(fù)荷下的持續(xù)運(yùn)動(dòng)，所以潤(rùn)滑油必須經(jīng)久耐用，即對(duì)抗氧化能力的要求比較高。除此之外，為了保證水和污物不干擾潤(rùn)滑，所選用的潤(rùn)滑油還要易用沉淀雜物，一般以選用循環(huán)機(jī)油為宜（最好是含有抗氧化劑和防銹添加劑的循環(huán)機(jī)油）。

（2）油料粘度的把握

根據(jù)冶金機(jī)械減速器中齒輪的轉(zhuǎn)速和承受載荷，選用粘度合適的潤(rùn)滑油。粘度過(guò)高會(huì)使?jié)櫥蛢?nèi)部的阻力增大，會(huì)造成傳動(dòng)能量的浪費(fèi),而粘度過(guò)低易發(fā)生齒輪表面金屬面的直接接觸，失去潤(rùn)滑的初衷。所以潤(rùn)滑油的選擇要綜合考慮，具體選擇宜以需要潤(rùn)滑之冶金機(jī)械所需的較低粘度即可。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)潤(rùn)滑油粘度的選擇需要進(jìn)行實(shí)際檢討，要結(jié)合冶金機(jī)械的實(shí)際使用情況，而非僅僅依照一些機(jī)械制造商的推薦基準(zhǔn)。

（3）潤(rùn)滑方式的選擇

常見(jiàn)的潤(rùn)滑方式包括發(fā)散給油、油浴給油、循環(huán)給油、油環(huán)給油等，具體選擇標(biāo)準(zhǔn)要?jiǎng)t依據(jù)冶金機(jī)械的設(shè)計(jì)功能。在實(shí)際的潤(rùn)滑工作中，針對(duì)不同的潤(rùn)滑方式要選擇不同的油料，以開(kāi)放式齒輪傳動(dòng)為例，因?yàn)闈?rùn)滑油與空氣之間存在接觸，所以要選擇那些抗氧化能力強(qiáng)（添加了抗氧化劑）的潤(rùn)滑油，除此之外，開(kāi)放式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑油選擇還應(yīng)考慮到潤(rùn)滑油的濺出問(wèn)題。

（5）保持潤(rùn)滑油潔凈、定期檢驗(yàn)、及時(shí)更換

潤(rùn)滑油本身的品質(zhì)對(duì)傳動(dòng)性能會(huì)產(chǎn)生十分大的影響，所以有必要對(duì)長(zhǎng)時(shí)間使用的潤(rùn)滑油進(jìn)行定期檢驗(yàn)，對(duì)檢驗(yàn)不合格的潤(rùn)滑油的需及時(shí)更換，以保證潤(rùn)滑油的潔凈和性/zcfhXtQEh5LsZiuAFaqfH4SHy53QulKRoeu46v46xk=能。

總之，齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和工作環(huán)境對(duì)齒輪的潤(rùn)滑有著不同的要求，除了根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，實(shí)際潤(rùn)滑工作需要參照冶金機(jī)械的工作狀態(tài)和工作環(huán)境在實(shí)踐中通過(guò)多次試驗(yàn)來(lái)確定。

5結(jié)束語(yǔ)

冶金機(jī)械齒輪的正常工作是冶金設(shè)備正常運(yùn)行的保證，要保證機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，則必須解決齒輪失效。齒輪失效作為冶金機(jī)械設(shè)備中最常見(jiàn)的失效形式之一，只有對(duì)其失效問(wèn)題作深入分析，才能保證冶金設(shè)備的正常工作。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁昌蓮.機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效的改進(jìn)方法[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2009， （2）： 250

[2] 劉興華.機(jī)械齒輪失效原因分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2008， （15）： 93

[3] 崔於盈.冶金機(jī)械齒輪傳動(dòng)裝置的制造技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)[J].寶鋼技術(shù)，2002， （5） ：1-3

[4] 劉艾華，郭世璋.冶金機(jī)械設(shè)備中齒輪變速器的潤(rùn)滑[J].科技信息（學(xué)術(shù)研究），2008， （12） ：278-279

[5] 王昊.冶金機(jī)械設(shè)備齒輪減速器的潤(rùn)滑淺談[J].科技致富向?qū)В?012， （23） ：346