其他損傷Associated Gear Failure
5.1 輪坯缺陷Blank Deficiencies
輪坯缺陷是指齒輪輪齒部位在毛坯階段就已存在的缺陷，主要是：氣孔、砂眼、夾雜物和裂紋等。它們通常在局部出現(xiàn)，有時(shí)可貫穿幾個(gè)齒，也可達(dá)到較深部位。
圖35鑄造缺陷
鑄造錫磷青銅蝸輪ms=8mm，由于嚴(yán)重組織疏松而報(bào)廢。
圖36 鑄造缺陷
球墨鑄鐵齒輪m=5mm，由于組織琉松引起斷齒。
輪坯材料的冶、鑄、鍛、焊等工藝過程不當(dāng)或控制不嚴(yán)，往往導(dǎo)致夾渣或非金屬夾雜物混入輪坯、出現(xiàn)氣孔、砂眼或產(chǎn)生裂紋等。后者也可能由于材料不均勻所引起。
5.2 淬火裂紋Quenching Cracks
淬火裂紋是指齒輪在淬火時(shí)產(chǎn)生的裂紋。淬火裂紋多數(shù)呈發(fā)絲狀，有時(shí)能自行擴(kuò)展。裂紋有的沿齒根圓角半徑方向，有的在齒的兩個(gè)端面，也有的穿越齒頂或在齒端面的表面硬化層與芯部交界處，較大裂紋的初始部位常有銹蝕或氧化的痕跡。
淬火裂紋是由于淬火過程中產(chǎn)生的過大內(nèi)應(yīng)力造成的。齒端面上的裂紋通常是由于硬化層與芯部交界處的相變不協(xié)調(diào)所引起的。
圖37 淬火裂紋
航空齒輪m=3mm，材料12CrZNi4，滲碳淬火HRC58～62，齒根沿徑向產(chǎn)生淬火裂紋。
5.3 磨削裂紋Grindiog Cracks
磨削裂紋是磨削過程中在齒面上產(chǎn)生的網(wǎng)狀裂紋或互相平行的短裂紋。磨削裂紋一般很淺，往往肉眼不易發(fā)現(xiàn)而需用磁粉探傷或其他專門方法來檢測。有時(shí)，磨削裂紋是潛在的，并且在閑置若干時(shí)間或加載工作后才顯示出來。
圖38 磨削裂紋
航空齒輪m＝3mm，滲碳淬火后磨削，因磨削工藝不當(dāng)造成齒面條狀磨削裂紋（磁化后照像）。
圖39 磨削裂紋
采煤機(jī)齒輪m=12mm，材料30CrMnTi，淬火滲碳HRC58～62，因熱處理工藝不當(dāng)，經(jīng)瑪格磨齒機(jī)磨齒后，磁粉探傷顯示出網(wǎng)狀裂紋。
磨削裂紋主要是由于磨削過程中的過熱引起的，也可能是熱處理不當(dāng)引起的。過熱可能是磨削工藝參數(shù)選擇不正確、砂輪不合格或選用不當(dāng)、冷卻措施不適當(dāng)?shù)纫穑承┹嘄X材料，對磨削過熱敏感，更易產(chǎn)生磨削裂紋。
5.4 電蝕Electric Current Damage
電蝕齒面呈現(xiàn)大量均勻分布的微小坑點(diǎn)。這些坑點(diǎn)形貌光滑，有熔融狀放電痕跡，坑點(diǎn)邊緣有退火色。電蝕常發(fā)生于多個(gè)齒面，甚至全部輪齒上。
圖40 電蝕
發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁機(jī)減速裝置人字齒輪，因檢修時(shí)漏裝絕緣墊片，造成嚴(yán)重電蝕。
圖41 電蝕
本圖是圖40中的人字齒輪局部放大，齒面到處可見大量均勻分布的電蝕斑點(diǎn)。
當(dāng)電流通過輕微接觸或快速離合的嚙合齒面向接地零電位流動(dòng)時(shí)，齒面間產(chǎn)生很高的電位差造成火花放電，使齒面電蝕．引起電蝕的電流可來自電器設(shè)備：如電動(dòng)機(jī)、電磁離合器等。這種雜散（漏）電流也可能來自帶傳動(dòng)或其他與傳動(dòng)有關(guān)零件的靜電電流。有時(shí)，附近的電器設(shè)備（如電焊機(jī)）通過齒輪裝里不適當(dāng)?shù)亟拥兀矔?huì)造成電蝕。
5.5 干涉損傷Failure by Interference
這種損傷是由齒廓嚙合干涉造成的。其特征是齒頂部、尤其是齒根部有明顯的金屬移動(dòng)痕跡。齒根部挖出溝槽，齒頂部被滾圓。通常，干涉損傷可引起齒面磨損、塑性變形、膠合，甚至導(dǎo)致輪齒折斷。
圖42 干涉損傷
采煤機(jī)齒輪m＝14mm，材料30CrMnTi，滲碳淬火，由于嚙合干涉造成齒根部有明顯的干涉條紋帶。
嚙合參數(shù)設(shè)計(jì)不合理、加工齒形誤差過大、安裝中心距過小、工作中熱變形過大等，都可造成輪齒不正常嚙合而引起干涉損傷。相嚙合的輪齒頂部和根部載荷過大或嚙合過緊，有可能使?jié)櫥湍な�，造成齒頂、齒根部金屬急劇移動(dòng)，導(dǎo)致整個(gè)齒面損傷。
5.6 輪緣和輻板損傷Rlm and web Failure
輪緣裂紋通常發(fā)生在兩相鄰齒之間的齒根部。輻板裂紋有的是輪緣裂紋沿徑向擴(kuò)展而成，有時(shí)輻板內(nèi)也產(chǎn)生裂紋但不一定擴(kuò)展到輪緣。
圖43 輪緣損傷
由齒根發(fā)生的疲勞裂紋，沿徑向擴(kuò)展貫穿輪緣。
圖44 輻板損傷
輻板呈現(xiàn)貫穿裂紋。
輪緣的斷裂，通常是輪齒疲勞裂紋發(fā)展的結(jié)果。齒輪某部分的殘余應(yīng)力過高，會(huì)形成井促使裂紋擴(kuò)展。輻板損傷可因輻板強(qiáng)度不足、應(yīng)力集中或振動(dòng)等因素而引起。
附錄A
有關(guān)損傷的對策
（參考件）
相應(yīng)于本標(biāo)準(zhǔn)文本中損傷術(shù)語的編號，各種基本損傷型式的對策分別敘述如下：
A.1.1 輕微磨損的對策
除了齒輪裝置的設(shè)計(jì)壽命比在輕微磨損基礎(chǔ)上確定的磨損壽命大得多之外，輕微磨損一般不需避免。輕微磨損可得到良好的貼合齒面。
在齒輪輕微磨損過程中，應(yīng)適時(shí)更換潤滑劑或采取其他措施，以得到較合適的油膜厚度。
A.1.2 中等磨損的對策
改善潤滑條件，增加油膜厚度：提高潤滑油粘度，降低油溫，加入適當(dāng)?shù)奶砑觿�，改善潤滑方式，如果工作速度和載荷可變，則可提高工作速度、減小載荷。至于潤滑系統(tǒng)中的污染雜質(zhì)，可增設(shè)過濾裝置或換油來排除。
A.1.3 過度磨損的對策
采用合適的密封型式和潤滑裝置（如采用過濾裝置）、改善潤滑方式、加強(qiáng)維護(hù)。提高潤滑油粘度、改善潤滑玲卻裝置，如果可能，也可提高工作速度、減輕載荷（特別是振動(dòng)載荷）。上述措施如不奏效，則可改進(jìn)設(shè)計(jì)，如改變齒輪幾何參數(shù)、材質(zhì)、精度、齒面粗糙度等。
A.1.4 磨粒磨損的對策
對于采用飛濺潤滑的閉式傳動(dòng)，可以及時(shí)換掉臟油、清洗有關(guān)零件，如采用循環(huán)潤滑系統(tǒng)，則宜采用過濾裝置。對運(yùn)轉(zhuǎn)初期跑合過程中產(chǎn)生的磨粒磨損，更應(yīng)特別注意清洗整個(gè)系統(tǒng)、適時(shí)換油。對于由于較細(xì)物料造成的磨粒磨損，則可考慮采用較高粘度的潤滑油以減輕之。對于開式傳動(dòng)，特別應(yīng)注意采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，選用合適的潤滑劑以減輕這種損傷。
A.1.5 腐蝕磨損的對策
在選用極壓添加劑時(shí)，應(yīng)考慮到它對齒面腐蝕的影響。添加劑成分和含量應(yīng)掌握適當(dāng)．加入添加劑后，應(yīng)經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象應(yīng)立即換油、調(diào)整添加劑以使腐蝕磨損減少到最低程度。為防止?jié)櫥捅煌饨绲乃�、酸和其他含有有害的物質(zhì)所污染，齒輪裝里應(yīng)有良好的密封。在加工、檢驗(yàn)過程中，若與腐蝕性介質(zhì)接觸時(shí)，應(yīng)建立合理的工藝規(guī)程，以使腐蝕減少到最低限度。
A.1.6.1 輕微膠合的對策
控制起動(dòng)過程中的載荷和保證良好的潤滑條件，可避免產(chǎn)生輕微膠合。如由輕微干涉引起的損傷，則應(yīng)及時(shí)排除產(chǎn)生干涉的起因。
A.1.6.2 中等膠合的對策
降低供油溫度以降低齒輪整體溫度，換用有極壓添加劑的潤滑油，在接觸齒面涂敷固體潤滑劑，利用珩磨加工降低表面粗糙度等，均可有利于造成良好的潤滑條件，達(dá)到防止膠合的目的。在可能的條件下，適當(dāng)降低載荷和速度，也可減輕或避免這種損傷。
A.1.6.3 破壞性膠合的對策
必須保證齒輪傳動(dòng)在一定載荷、速度、溫度等條件下，始終具有良好的潤滑。采用極壓添加劑以及特殊高粘度的合成齒輪油，可防止這種損傷。含抗膠合添加劑的合成油，也能防止在較高溫度下工作的齒輪的膠合。
A.1.6.4 局部膠合的對策
可通過消除局部載荷集中來避免發(fā)生局部膠合。齒輪箱體軸孔中心線的形位公差和齒輪齒向誤差應(yīng)選得適當(dāng)。高速齒輪應(yīng)注意使沿嚙合區(qū)寬度散熱均勻，冷卻油量和供油部位要適當(dāng)。鼓形齒的鼓形量也不能選得太過大。
A.2.1.1 早期點(diǎn)蝕的對策
輪齒表面光滑和從運(yùn)轉(zhuǎn)一開始載荷就沿齒寬分布良好，可避免產(chǎn)生這種點(diǎn)蝕．提高齒形精度、采用齒廓修形以減小動(dòng)載荷的辦法，在一定程度上可控制產(chǎn)生點(diǎn)蝕。精心跑合，也可改善輪齒的貼合情況，從而減輕早期點(diǎn)蝕。
A.2.1.2 破壞性點(diǎn)蝕的對策
保持接觸應(yīng)力低子輪齒材料的疲勞極限，破壞性點(diǎn)蝕就可避免。提高材料的硬度，可提高材料的疲勞極限．有時(shí)僅提高主動(dòng)件的硬度，也能制止這種點(diǎn)蝕。提高潤滑油的粘度以及采用適宜的添加劑，對防止齒面點(diǎn)蝕都有明顯的效果。
A.2.2 剝落的對策
使齒面的接觸應(yīng)力降低到材料的疲勞極限以下，可避免這種損傷。
對齒輪材料進(jìn)行硬化處理可提高其抗剝落的能力。通常，在點(diǎn)蝕坑基礎(chǔ)上或表面裂紋、缺陷發(fā)展而成的剝落的出現(xiàn)，說明齒面承載能力不足，因此往往需要對齒輪進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
對另一種剝落― 表層壓碎，防止這種剝落的最有效的辦法是適當(dāng)增加輪齒硬化層的有效深度，同時(shí)適當(dāng)增加輪齒芯部材料的硬度；這可以通過改換材料或改變熱處理工藝等措施來達(dá)到。至于存在過大的有害殘余應(yīng)力，則應(yīng)修改設(shè)計(jì)。此外，減少載荷集中也是有利的。
A.3.1 碾擊塑變的對策
減小接觸應(yīng)力和增加接觸表面及次表面材料的硬度，可以消除這種損傷。提高齒距精度和減小齒形誤差會(huì)改善輪齒工作情況，并降低動(dòng)載荷；采用極壓添加劑和高粘度的潤滑油以改善齒輪的潤滑情況、降低摩擦力。保證安裝精度，控制齒向誤差，以避免載荷集中，也是一般常采取的措施。
A.3.2 鱗皺的對策
增加齒面硬度、減少接觸應(yīng)力、改善潤滑狀況，都可防止鱗皺的發(fā)生。采用極壓添加劑和高粘度的潤滑油、提高速度、控制齒輪的振動(dòng)等辦法，都可改善潤滑狀況。
A.3.3 起脊的對策
降低接觸應(yīng)力、增加材料的硬度和采用帶極壓添加劑的粘度較大的潤滑油能夠防止起脊發(fā)生。在沒有循環(huán)潤滑系統(tǒng)的傳動(dòng)中，經(jīng)常更換潤滑油并保證潤滑劑中沒有外來的雜質(zhì)，也是有益的。
A.3.4 壓痕的對策
防止外界異物掉進(jìn)齒輪傳動(dòng)裝置中，尤其在檢修時(shí)更應(yīng)注意。及時(shí)清理傳動(dòng)裝置，排除金屬碎片等外界異物。輕度的壓痕，經(jīng)修整齒形后，仍可便用。
A.3.5 齒體塑變的對策
對于循環(huán)潤滑的齒輪裝置，要注意防止?jié)櫥到y(tǒng)給油不足和中斷。對于油池潤滑的齒輪裝里，要注意油面位置。提高潤滑油的粘度，有時(shí)可獲得一定效果。對于冷塑變形的齒輪，主要要提高齒輪材料的屈服極限。
A.4.1 疲勞折斷的對策
修改齒輪的幾何參數(shù)、降低齒根表面粗糙度、對齒根進(jìn)行正確的噴丸處理、增大齒根圓角半徑、對齒根圓角區(qū)進(jìn)行調(diào)整以降低齒根危險(xiǎn)截面的彎曲疲勞應(yīng)力、對材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪垣@得較好的金相組織以及盡可能降低有害的殘余應(yīng)力等措施均有助于防止疲勞折斷。
A.4.2 過載折斷的對策
從設(shè)計(jì)上防止這種損壞是比較困難的，因?yàn)檫@種損壞經(jīng)常是一些意外的因素所造成。注意避免意外的嚴(yán)重過載以及在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置安全裝置，如安全聯(lián)軸器等，可有助于防止過載折斷。
A.4.3 隨機(jī)斷裂的對策
在設(shè)計(jì)時(shí)，選擇合理的參數(shù)和結(jié)構(gòu)；消除產(chǎn)生過高局部應(yīng)力集中或過高有害殘余應(yīng)力的條件；確保材料的品質(zhì)；嚴(yán)格控制加工工藝過程防止產(chǎn)生各種缺陷和防止硬性異物進(jìn)入嚙合。
A.5.1 輪坯缺陷的對策
采用合理的冶、鑄、鍛、焊工藝；建立適當(dāng)?shù)妮喤鳈z驗(yàn)制度，及時(shí)剔除不合格的輪坯。
A.5.2 淬火裂紋的對策
根據(jù)齒輪材料和對其要求制訂合理的淬火工藝規(guī)程，并嚴(yán)格控制工藝過程。如淬火速度不應(yīng)過高或過低等。齒輪的各部尺寸與結(jié)構(gòu)適應(yīng)淬火工藝要求。應(yīng)保證工藝設(shè)備工作正常。
A.5.3磨削裂紋的對策
選擇適當(dāng)?shù)哪ハ鞴に�，控制進(jìn)給盤和磨削速度，加強(qiáng)冷卻措施，選用不易磨裂的材質(zhì)和合適的熱處理工藝。
A.5.4 電蝕的對策
有關(guān)電設(shè)備或可能通過漏電流的齒輪裝置應(yīng)嚴(yán)格絕緣。適當(dāng)?shù)胤胖媒拥鼐�。
A.5.6 干涉損傷的對策
應(yīng)在設(shè)計(jì)和加工過程中，從輪齒幾何形狀，切削刀具以及制造安裝等方面加以避免。選擇適當(dāng)?shù)臐櫥秃屠鋮s措施也是有效的。
A.5.6 輪緣和輻板損傷的對策
輪緣、輻板的尺寸均應(yīng)滿足強(qiáng)度要求。局部應(yīng)力集中因素，如切削刀痕、磨削裂紋、輪緣和輻板過渡處的尖銳圓角等，應(yīng)設(shè)法減少或消除。必要時(shí)，應(yīng)采取有效的減振、防振措施。 |
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