链轮减速器的失效与防范

2010-02-13覃惠芳

装备制造技术 2010年4期

覃惠芳

（北海职业学院，广西北海536000）

一般的链条传动，是由分别安装在彼此平行的主、从动轴上的两个链轮，和跨绕两链轮的闭合链条组成。而链轮减速器，采用了链轮与链盘啮合传动，将链条变成了链盘，取代了链条和从动链轮，是一种实用新型的减速器。

链轮减速器和齿轮减速器，都通过啮合来传递动力和运动。链轮减速器的啮合，是链轮的轮齿与链盘的滚子的啮合，属非共轭啮合；而齿轮减速器的啮合，是轮齿间的啮合，属共轭啮合。链轮减速器具有链传动和齿轮传动啮合的特性，在结构上，是在链传动、齿轮传动的结构上改进而成。在失效形式上，链轮减速器也具有链传动和齿轮传动的特性。因此，本文为提高链轮减速器的使用寿命，针对这一减速器进行失效形式的研究，并提出防范措施。

1 链轮减速器的失效形式

链轮减速器的失效形式主要有：疲劳破坏、冲击折断、磨损、胶合、塑性变形[1]。具体如下：

（1）疲劳破坏。链轮齿每啮合一次，齿根弯曲应力完成一个循环。轮齿长期工作于交变应力下，就会在其根部出现疲劳裂纹，裂纹逐步扩展，造成轮齿的疲劳拆断[2]。

滚子作为与链轮啮合的元件，在交变冲击载荷的作用下，直接承受着较大的冲击载荷，在循环应力作用下，在滚子的应力集中区，即滚子端部会萌生疲劳裂纹，并逐渐向滚子中部扩展，裂纹不断扩展并导致端部掉块或整体疲劳破裂。

对于润滑得当的闭式链轮减速器，疲劳破坏是其失效的主要因素。

（2）多次冲击折断。滚子和销轴在反复起动、停车或受重复冲击载荷作用下，会产生冲击破断。

（3）磨损。轮齿与滚子间摩擦方式为滚动摩擦，在开式传动中，工作条件恶劣，润滑不良，有硬的屑粒进入摩擦面，产生磨料磨损，减薄轮齿和滚子的厚度，最终因间隙过大，振动增加而失效，这是开式传动的主要失效形式。

（4）胶合。滚子与销、轮齿与滚子，润滑不当或转速过高时，因油膜难以形成，或油膜破裂，致使局部温升过高，产生胶合破坏。

（5）塑性变形。轮齿齿面因硬度不够，在低速重载下，可能产生齿面塑性变形。

2 防范链轮减速器失效的有效措施

针对链轮减速器失效的形式，从设计、制造、热处理、安装、使用等各个环节，提出防范链轮减速器失效的有效措施。

2.1 设计环节

链轮减速器往往是单件生产，且链轮减速器没有了链条和滚筒，在传动过程中不受到链条宽度的限制，可链轮与轴加工成一体，还可以在齿宽方面增加宽度，一般可为标准宽度的2倍，从而增强了承载能力，提高了轮齿的抗弯曲和抗折断的能力。

为防止销轴被折断，对于销轴还必须对其进行剪切强度的核算，具体如下：

（1）链盘圆周速度 v。v=z1n1ρ/(60×1 000)，单位：m/s；z1为小链轮齿数；n1为小链轮转速；ρ为节距。

v≤0.6 m/s时，要校核链盘轴销的剪切强度。

（2）有效圆周力F。F=1 000 P/v，单位：N。

（3）作用于轴销上的力 QF。QF≈（1.15～1.20）KAF；单位：N；KA为系数载荷。

（4）剪切应力 τ 。τ =QF/A；A为轴销的截面积；单位：m2。

（5）剪切强度校核τ≤[τ]。

链轮的齿数一般取偶数，链盘滚子的数一般取奇数，以取得较均匀的磨损，提高链轮齿和滚子的抗磨损能力。

选择润滑油时，尽可能选择好的粘附性、适当的油性和较高的黏度，使润滑油不致因离心力而甩掉，和不致因齿面摩擦而全部擦掉。当载荷有冲击时，可根据冲击的程度，适当增加一个黏度牌号或更换润滑油[1]。

2.2 制造环节

链轮减速器是基于链传动，所以链轮的加工要求，可执行链条传动中链轮的标准。在加工精度方面，要确保链轮的齿根圆的极限偏差、齿根圆径向跳动及齿面粗糙度达标。以提高抗表面磨损、振动的能力。

2.3 热处理环节

为提高齿面的抗磨损及塑性变形的能力，对链轮进行表面热处理。对于单件生产的链轮减速器来说，材料的选择一般选用45号钢，并对其进行表面淬火热处理。在选用表面热处理的方法时，比较方便的有高频淬火处理，利用高频电流使齿轮表面局部进行加热、冷却，以获得表面硬化层。高频淬火只是对链轮进行一定深度的表面强化，而心部基本上保持处理前的组织和性能，因而可获得高强度、高耐磨性和高韧性的综合。

销轴、滚子在交变载荷作用下，承受冲击载荷而磨损或破损。因而，要求零件具有表面耐磨、心部柔韧和耐疲劳的性能。在单件生产中，可选择45号钢，与链轮一样进行表面高频淬火处理。

2.4 安装环节

为了提高抗胶合的能力，在安装时，对于开式传动，销轴和滚子在配合前，先进行润滑再安装。尽可能安装外罩，以防沙尘。根据技术要求，保证安装精度，减小噪声和振动。

在选择润滑油时，对低速重载的传动，尽可能选用抗胶合能力强的润滑油（如硫化油）等，以防止或减轻轮齿的胶合破坏。

2.5 使用环节

建立润滑维护制度，根据润滑的技术要求对减速机进行定期的检查、维护和保养，做到责任到人。在闭式传动中，首次加油前，要对油箱及管路进行彻底清洗，以所选定的油品置换干净，按规定量加油。在闭式传动中，润滑油液由于温度的升高变稀，易造成泄漏，密切注意各连接点，以防泄漏。特别要注意检查减速器油位是否在正常范围。加油时，要注意油量，保证减速器得到正确的润滑。在按规定补油时，严防混油。不论是开式传动或闭式传动，都要加强监测，定期取样，按时或按质换油。

在工作中，发现温升明显，润滑油脂超过40℃或润滑油液温超过80℃，油的质量下降或油中发现较多的铁粉以及产生不正常的噪声等现象时，要立即停止使用，及时检修，排除故障，更换润滑油。特别注意销轴与滚子的润滑，必要时，拆出重新润滑再安装。

经常检查各部的连接情况，如有松动，根据工作情况作出处理（拧紧或更换）。连接螺栓应在机体受压时检查松紧度，所有连接销轴都有开口销或弹簧卡，开口销需张开充分。经常检查轮齿、销轴、滚子运转是否正常，有无噪音，如发现故障，必须及时排除。

链轮减速器链轮中的滚子，安装和拆卸都比较容易。当磨损超标时，应及时更换。当有一个滚子出现破断时，虽然还能运转，但还是要进行及时的更换，避免振动增大。