機(jī)械軸承和齒輪的失效原因及解決方案

田志剛

西門子數(shù)控（南京）有限公司天津分公司

摘　要：現(xiàn)如今伴隨我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷利好，我國的工業(yè)也得到了極大的發(fā)展空間和發(fā)展機(jī)遇，并且工業(yè)生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中的地位也是越來越明顯，必須承認(rèn)的是工業(yè)生產(chǎn)不能離開機(jī)械，而機(jī)械中又必須有軸承和齒輪的存在，這兩種核心零件是缺一不可的，而且其對機(jī)械的正常運轉(zhuǎn)有著至關(guān)重要的作用，如果出現(xiàn)了運轉(zhuǎn)失效，則會對機(jī)械甚至是相關(guān)企業(yè)產(chǎn)生極為不良的影響。通常情況下，軸承與齒輪都是機(jī)械部件當(dāng)中比較易損的零件，同時造成其產(chǎn)生損毀和失效的因素也相對較多，保養(yǎng)人員只有能夠準(zhǔn)確的掌握失效因素，才可以建立準(zhǔn)確的維修預(yù)案，并及時的將問題進(jìn)行排除和解決，進(jìn)而保證企業(yè)能夠正常的生產(chǎn)。鑒于上述情況本文則對機(jī)械軸承和齒輪的失效原因進(jìn)行了分析，并提出了一些較好的解決方案，希望憑借本文的論述可以對我國機(jī)械設(shè)備維修起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：機(jī)械軸承；齒輪失效；解決方案

在機(jī)械設(shè)備當(dāng)中，軸承和齒輪是Z常用Z普遍的零件，其也是失效情況較多的零件，通常來說軸承出現(xiàn)失效的情況主要有以下幾種表現(xiàn)形式：接觸出現(xiàn)疲勞失效、游隙失效、裂縫失效等，而齒輪失效的主要有以下幾種表現(xiàn)形式：接觸面失效、損耗失效、斷裂失效等。因此為了有效的解決齒輪和軸承出現(xiàn)的失效情況，就必須要將其失效的因素進(jìn)行有效的分析，并加深保養(yǎng)和診斷工作，如此才可以保證機(jī)械設(shè)備能有效的正常運行。

1　軸承失效因素和具體表現(xiàn)

1.1接觸疲勞失效

接觸疲勞失效是軸承失效的諸多情況中，Z為常見的一種，出現(xiàn)這種失效的主要原因是由于軸承的外表，伴隨著一定的交變應(yīng)力作用下出現(xiàn)了一定程度的裂縫，若是情況特別嚴(yán)重甚至還會有出現(xiàn)軸承斷裂的情況發(fā)生。在開始階段，交變應(yīng)力通常只是會致使軸承外表出現(xiàn)細(xì)小的裂縫，在伴隨著交變應(yīng)力的不斷加大，軸承接觸面就會出現(xiàn)剝離的情況。

1.2磨損失效

出現(xiàn)磨損失效平常都是表現(xiàn)在軸承和零部件之間，機(jī)械在運行過程中，軸承和零部件會產(chǎn)生一定的摩擦，長時間的摩擦就會引起軸承磨損的狀況，軸承磨損通常會引起軸承的外形和尺寸產(chǎn)生變化，軸承外表的光潔度也會隨之降低，同時軸承自身的境地也會受到不同程度的影響。

必須承認(rèn)的是軸承磨損是相對來說不可避免的，但是一些特殊情況還是會加速出現(xiàn)這種失效情況的。譬如：在軸承和零件部之間出現(xiàn)了異物或是鐵屑，這種情況就會致使軸承與零件的接觸面產(chǎn)生凹陷或是劃痕，進(jìn)一步引發(fā)軸承外表端面受力不夠均勻，從而導(dǎo)致軸承出現(xiàn)磨損失效現(xiàn)象。

1.3塑性變形和游隙變化失效

產(chǎn)生塑性變形和游隙變化失效，通常都是由于受到外界一些影響因素造成的，軸承在受到一定的外力作用后，其局部會產(chǎn)生一定的變形，或是在一定巨大的溫差作用下也會產(chǎn)生塑性變形，此時如果軸承的塑性變形特別嚴(yán)重，就會進(jìn)一步的致使軸承出現(xiàn)失效情況發(fā)生。軸承在平時運行過程中，因為外界出現(xiàn)了一定的變化都會引發(fā)軸承其本身配合間隙產(chǎn)生變形，這個時候不單單是其精度會明顯的降低，同時軸承和配合零件也會產(chǎn)生不嚴(yán)密的情況，進(jìn)而引發(fā)產(chǎn)生游隙變化失效。

2　齒輪失效因素和具體表現(xiàn)

2.1磨損失效

相對來說出現(xiàn)齒輪磨損失效狀況是比較復(fù)雜的，齒輪磨損失效主要包含：輕微級別的磨損、過渡級別的磨損、腐蝕性質(zhì)的磨損、膠合狀態(tài)的磨損等。齒輪在運行過程中，若是使用的潤滑不夠理想或是其旋轉(zhuǎn)速度和表面光潔度配合不好，或是工作狀態(tài)超過齒輪載荷，都會引發(fā)齒輪出現(xiàn)磨損的情況。齒輪在運行過程中是通過齒牙的嚙合，來傳遞動能的，而如果其齒牙之間存在異物或是鐵屑就會導(dǎo)致齒輪的齒牙出現(xiàn)磨損，而且這種情況會伴隨齒輪的連續(xù)使用，越演越烈。

另外若是齒輪的運行環(huán)境受到了影響也會導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)腐蝕失效，這種情況通常都會導(dǎo)致齒輪材料發(fā)生一定的化學(xué)變化，進(jìn)而引發(fā)齒輪出現(xiàn)了腐蝕失效。

對于膠合磨損來說，其是一種較為普遍的磨損情況，所謂膠合就是指齒輪在運行中，會受到來自各個方面的壓力，其齒面就會產(chǎn)生黏著的情況，在齒輪傳動速度過程中，齒輪表面金屬會隨之被剝離，進(jìn)而產(chǎn)生非常嚴(yán)重的膠合磨損。產(chǎn)生這種磨損的因?主要就是對齒輪的潤滑不夠理想，不能進(jìn)行達(dá)標(biāo)的潤滑，或是齒輪在運行時存在干涉的現(xiàn)象，此時就是Z容易產(chǎn)生膠合磨損的。另外如果齒輪在運行過程中，其承受力量過大或是轉(zhuǎn)速超過其能力范圍，也會導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)局部升溫太高，也會引發(fā)膠合磨損失效的情況。

2.2疲勞失效

疲勞失效也是諸多齒輪失效中的一種，若是制作齒輪的材質(zhì)不夠理想，或是齒輪表面光潔度不理想也會產(chǎn)生凹凸情況，這種凹凸一旦超過標(biāo)準(zhǔn)值，?會產(chǎn)生點蝕的嚴(yán)重情況出現(xiàn)。

另外齒輪在進(jìn)行運動的過程中，其相應(yīng)的應(yīng)力也會有所增加，這個時候齒輪的運動速度和方向都會產(chǎn)生一定變化，進(jìn)而影響齒受潤滑不均，Z終引發(fā)齒輪出現(xiàn)了了疲勞失效的情況。

還有如果齒輪本身材質(zhì)有缺陷也會導(dǎo)致齒輪表面出現(xiàn)明顯的疲勞裂縫，進(jìn)而導(dǎo)致齒輪表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的疲勞失效情況。

2.3塑性變形失效

若是齒輪本身的材料硬度不理想，齒輪在進(jìn)行過程中其產(chǎn)生接觸應(yīng)力就會相對較高，同時在伴隨齒輪潤滑情況不是很理想的話，就會引發(fā)齒輪產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形失效情況。出現(xiàn)了塑性變形失效情況會導(dǎo)致齒輪出現(xiàn)爬行的狀況，齒輪的速度會產(chǎn)生降低，同時會產(chǎn)生一定的震蕩，這種震蕩就會導(dǎo)致齒輪運行不穩(wěn)定，進(jìn)而就會導(dǎo)致整個機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的故障。

3　軸承和齒輪出現(xiàn)失效情況的解決策略

3.1盡力的做好設(shè)計工作

通過大量的失效經(jīng)驗分析發(fā)現(xiàn)，磨損疲勞是導(dǎo)致齒輪和軸承產(chǎn)生失效情況的主要誘因。所以相關(guān)的設(shè)計人員要在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，著重考量齒輪和軸承的綜合因素，采用科學(xué)合理的設(shè)計方法盡量的規(guī)避失效的發(fā)生，這才是有效解決齒輪和軸承產(chǎn)生失效情況的有效的、科學(xué)的解決策略。

在機(jī)械設(shè)備的裝配過程中，機(jī)械通常都會受到來自各個方面的巨大載荷作用，因此在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及齒輪和軸承的設(shè)計和選型過程中，要充分的考量好這方面的因素。還要將設(shè)備的具體使用環(huán)境因素也進(jìn)行充分的分析，要選擇適合環(huán)境的材質(zhì)進(jìn)行設(shè)計和選型。

3.2加強加深對設(shè)備的維修和保養(yǎng)

在對出現(xiàn)了齒輪和軸承失效的設(shè)備分析后發(fā)現(xiàn)，一些設(shè)備由于長期的運行而沒有得到有效的維護(hù)，也會產(chǎn)生許多齒輪和軸承失效的情況發(fā)生。因此鑒于上述情況，就需要在設(shè)備的日常運行過程中，加強加深對設(shè)備的維修和保養(yǎng)。要對設(shè)備的潤滑功能進(jìn)行定期的監(jiān)視和維護(hù)，要對潤滑過濾環(huán)節(jié)進(jìn)行充分的監(jiān)視，要定期的清洗過濾網(wǎng)，避免產(chǎn)生雜質(zhì)過多對齒輪和軸承產(chǎn)生損害。另外還要依據(jù)設(shè)備使用手冊，進(jìn)行針對性的停機(jī)養(yǎng)護(hù)，要依據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行分批、分撥式的停機(jī)維修，要做到充分的、仔細(xì)的、合理的維修和保養(yǎng)。

3.3采用科學(xué)的診斷方法

期望快速的分析和解決齒輪和軸承失效的情況，必須要對其產(chǎn)生失效的因素進(jìn)行充分的了解，而維修人員如果掌握了科學(xué)的診斷方法，就可以快速的發(fā)現(xiàn)故障，并進(jìn)行及時有效的分析，以及快速的處理和解決問題。

結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)發(fā)展都是需要大量的齒輪和軸承，合理的使用和合理的保養(yǎng)軸承和齒輪就是避免其產(chǎn)生失效的主要做法，而現(xiàn)實情況中一些生產(chǎn)廠家常常是忽略這一重要的環(huán)境，如此就造成產(chǎn)生了一些不良狀況的發(fā)生，本文則對齒輪和軸承產(chǎn)生失效情況的一些因素進(jìn)行了著重的分析，并提出了一些合理的解決策略，希望憑借本文的論述可以對我國工業(yè)的發(fā)展起到一點幫助作用。

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來源：《好日子（下旬）》2020年3期