机械故障诊断技术8_齿轮箱故障诊断

第8章齿轮箱故障诊断8.1齿轮故障形式齿轮的各种损伤发生概率：齿的断裂41%，齿面疲劳31%，齿面磨损10%，齿面钩挂10%，其他故障如塑性变形、化学腐蚀、异物咬入等8%。 图8-1的齿根应力集中。 齿的断裂齿轮对通过啮合传递运动时，主动齿轮的力和从动齿轮的反作用力通过接触点分别作用于对方齿轮，最危险的是在有接触点的瞬间位于齿轮齿的齿顶，齿轮齿如悬臂梁，承受载荷后在齿根产生的弯曲应力最大，因突然的过载或冲击而过载即使在不承受冲击过载的力的情况下，齿轮反复承受载荷时，应力集中现象容易发生疲劳裂纹，逐渐扩大，齿轮在齿根部引起疲劳裂纹。 另外，淬火裂纹、磨削裂纹以及磨损后的齿厚过薄时，齿轮齿的任何部位都可能发生裂纹。 齿轮断齿是齿轮最严重的故障，因此设备常常停止工作。二.齿面磨损或损伤a )粘着磨损低速、重负荷、高温、齿面粗糙度差、供油不足或油粘度过低等情况下，油膜容易破坏，发生粘着磨损。 润滑油粘度高，有助于防止粘着磨损的发生。 b )磨粒的磨损和损伤中含有杂质粒子和开放齿轮马达中的外来磨粒和摩擦中产生的金属磨粒，产生磨粒的磨损和损伤。 一般来说，齿顶、牙根的问候摩擦比节圆部严重。 这是因为齿轮啮合时节圆部为滚动接触，而齿顶、齿根为滑动接触。 c )腐蚀磨损是润滑油中的酸、碱、水等化学物质与齿面发生化学反应，金属腐蚀引起的齿面损伤。、d )烧伤是由于过载、过速或不充分润滑造成的局部过热，该温度上升足以引起变色和过时效应，重新烧制钢的几微米厚的表面层，形成白色层。 受损的表面容易产生疲劳裂纹。 e )如果在齿面上粘接强力的软齿面或高速重负荷的齿轮传动，则润滑条件差时容易引起齿面粘接(咬合)破坏，即，一个齿面的材料粘接在另一个齿面上，在该齿面上残留有孔，在后续的啮合传动中，该部分粘接的多馀的材料容易形成其他齿面的损伤的槽痕，是恶性循环图8-2、3 .牙面疲劳(点蚀、剥离)所谓牙面疲劳主要包括牙面腐蚀和剥离。 点蚀的原因主要是工作表面的交变应力引起的微观疲劳裂纹，润滑油进入裂纹后，在咬入过程中有关闭入口后推压的可能性，微观疲劳裂纹内的润滑油在高压下扩大裂纹，结果小金属块从齿面脱落，留下小孔形成点蚀。 表面疲劳裂纹深、远或一系列小孔因坑间材料故障相连，大面积或大金属脱落的现象称为剥离。 剥落和严重的点蚀只有程度的不同，没有本质的不同。 实验表明，在闭式齿轮传动中，点蚀是最普遍的破坏形式。 开式齿轮传动马达润滑不充分，进入污垢的可能性增多，因此磨粒的磨损总是先于点蚀被破坏。4 .齿面塑性变形软齿面齿轮的传递载荷过大(或大的冲击载荷)时，容易发生齿面塑性变形。 由于齿面间的过大摩擦力，齿面接触应力超过材料的剪切强度，齿面材料进入塑性状态，引起齿面金属的塑性流动，在主动轮节圆附近的齿面上形成槽，在从动轮节圆附近的齿面上形成肋，破坏了正确的齿形。 某些类型的齿轮从动齿面可能会出现“毛刺”，严重时挤出的金属会充满缝隙，引起剧烈的振动，导致断裂。、图8-3齿轮对的运动学分析、8.2齿轮的振动机理和信号特征、齿轮传动系统为弹性机械系统，由于结构和运动关系，存在运动和力的不稳定性。 图8-3是齿轮副的运动学分析示意图。 图中的O1是主动轮的轴心，O2