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齿轮的失效原因及修复方法.pdf

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齿轮的失效原因及修复方法.pdf

第6期总第151期2008年12月机械工程与自动化MECHANICALENGINEERINGAUTOMATIONNO16DEC1文章编号16722641320080620189202齿轮的失效原因及修复方法陈宝红阳泉煤业集团职工教育培训中心,山西阳泉045008摘要分析了在实际应用中齿轮失效的原因及预防措施,并阐述了齿轮断齿后可用堆焊方法进行修复。关键词齿轮;失效;修复中图分类号TH132141文献标识码A收稿日期2008204223;修回日期2008207211作者简介陈宝红19712,女,山西阳泉人,工程师,本科。0引言在实际应用中齿轮的失效将直接影响着机械传动,从而影响整个生产过程。齿轮的失效主要发生在轮齿部分轮缘,主要形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和塑性变形等。而在实际使用过程中,这些失效均可通过有效的措施得到预防,且轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损等可通过适当的修复使齿轮得以重新使用。从而既能保证设备的正常运行,又可为企业节省大量的费用,具有显著的经济效益。1齿轮失效形式的分析及预防措施分析齿轮的失效,首先要清楚轮齿的啮合工作情况见图1,当主动齿轮受到转矩作用回转时将受到法向压力FN和摩擦力FMFMFFN,F为摩擦系数的作用。在力FN的作用下,主动齿轮工作面将产生接触应力RH,齿根将产生弯曲应力RF。齿轮啮合时才受力,离开啮合位置时不受力,所以FN引起的应力RH和RF都是变化的。轮齿失效的主要原因是受交变应力的影响,轮齿的折断与弯曲应力RF的大小有关,齿面点蚀与接触应力RH的大小有关,齿面的磨损和胶合与齿面间的摩擦力FM有关。以下就针对齿轮的失效形式进行分析并提出相应的预防措施。111轮齿折断的原因及预防措施轮齿折断一般发生在轮齿根部,究其原因是轮齿受载后齿根弯曲应力RF最大,且易产生应力集中。预防措施是在使用中要尽量避免齿轮严重过载或受冲击作用。112齿面点蚀的原因及预防措施轮齿在节圆附近因交变应力而受到很大的油压,从而产生接触疲劳。其预防措施是加强润滑,提高润滑油的黏度,降低齿面的表面粗糙度。齿面点蚀是润滑良好的闭式齿轮传动常见的失效形式,对于开式齿轮传动,由于齿面磨损很快,很少出现点蚀。图1轮齿啮合工作情况113齿面磨损的原因及预防措施砂粒、金属屑等外界硬微粒进入啮合面造成了齿面磨损,它是开式齿轮传动失效的主要形式。预防措施是加强润滑,最好选用具有过滤的流动润滑,注意勤换润滑油;对于开式齿轮最好加齿轮外罩。114齿面胶合的原因及预防措施高速重载、散热不良、滑动速度大、齿面粘连后撕脱是齿面胶合的主要原因。预防措施是使用抗胶合能力强的润滑油。2齿轮失效后的修复方法在实际使用过程中,最常见的齿轮失效形式是齿面磨损和轮齿折断,这两种失效形式都可用手工电弧堆焊的方法进行修复。根据轮齿的使用要求,应使齿19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET面具有较高的抗点蚀、抗胶合、抗磨损和抗塑性变形的能力,且齿根要有较高的抗折断及抗冲击的能力。因此,对齿轮修复后的要求是齿面要硬,齿芯要韧,具有良好的加工性和热处理性。具体修复方法如下1选择堆焊焊条。焊条必须满足焊件的工作条件,如磨损类型、工作温度及介质等,并且还要考虑焊接性、堆焊层的加工性及经济性,不能单从硬度的高低来选用堆焊焊条。2用砂轮将齿轮底面修磨好,不允许有任何裂纹存在,然后用钢丝刷刷净待焊接表面及附近区域,并将油污处理干净。3用氧乙炔焰缓慢加热待堆焊部位及其周围,预热到250℃~300℃,以防止堆焊时产生裂纹,堆焊应在室内无风处进行。4选用碳钢焊条或低合金钢焊条或不锈钢焊条堆焊齿部即齿芯,焊前焊条按规定温度、时间进行烘干。一般来说酸性焊条需在150℃烘焙015H~110H,碱性焊条需在250℃~350℃烘焙1H~2H。焊接时由齿根部开始,多道多层向上堆焊,每道焊缝的焊接方向相反,要先焊中间再焊四周,这样中间的焊接热量对原齿的表面淬火层起到一个退火作用,从而可减少产生裂纹的倾向。齿轮轮齿的堆焊属于大面积堆焊,所以采用短弧焊时,要分层排布,各层间的引弧、熄弧等的接头处应错开,并应避免收弧点落在边缘上,且第2条焊缝压住且熔化第1条焊缝的13宽度见图2。焊完一层后清渣,这样母材熔化较少,但是要控制层间温度在200℃左右,以防止层间过热。堆焊层表面应尽量平滑,弧坑要填满,以防止产生弧坑微裂纹。在焊接时要采用左右摆动的运条方法见图3,这样能够减少夹渣及其它缺陷,熔池金属不致过热,焊波细致。图2焊道压接法图3运条方法5选用耐磨焊条时,焊前焊条要按规定烘干。用耐磨焊条在齿芯层外堆焊出2MM~5MM的齿面层,一定要连续堆焊完成。焊后的齿面要防止凹凸不平,以减少修磨齿形的工作量。6焊后立即用石棉布等盖严堆焊部位,使其缓慢冷却,以防止产生开裂和剥离现象。7用砂轮对堆焊齿部仔细修磨成齿形,获得需要的尺寸和表面粗糙度后即可投入运行。3断齿修复后齿轮的特点由于是采用了碳钢焊条或低合金钢焊条或不锈钢焊条堆焊成齿芯层,故该层具有良好的韧性和塑性,可以保证齿轮断齿修复处的承载能力,抗冲击性能好;采用耐磨焊条堆焊了轮齿表面,从而保证了修复齿具有了良好的耐磨性;修复的齿轮具有寿命长、成本低等优点。4结束语从实际操作出发介绍了日常齿轮失效的原因及预防措施,又阐述了堆焊对断齿的修复,从而保证了设备的正常运行,并节约了资金,降低了成本,可为企业带来一定的经济效益。参考文献1先梅开,刘淑清,张琪霞机械设计M北京中国矿业大学出版社,19922郭玉林,何雅槐,李志远五金手册M郑州河南科学技术出版社,20063郑志祥,刘天一,周全光,等机械零件M北京高等教育出版社,19934李瑞文电焊工M北京中国劳动出版社,19905胡月波,李常鸣,段宝峰,等机械行业职业技能技术操作标准规范焊工M北京当代中国音像出版社,2004FAILUREREASONANDREPAIRMETHODOFGEARSCHENBAOHONGEMPLOYEE2EDUCATION2CENTEROFYANGQUANCOALINDUSTYGROUPCOLTD,YANGQUAN045008,CHINAABSTRACTTHISPAPERANALYZEDTHEREASONFORGEARFAILUREANDPROVIDEDSOMEMEASURESTOIMPROVETHESERVICELIFEOFGEARSKEYWORDSGEAR;FAILURE;REPAIR091机械工程与自动化2008年第6期19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET

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