工程机械减速机齿轮失效运用研究

陈玮

摘要：结合工程项目的特点，对机械减速机的运行状态进行分析，总结减速机齿轮失效原因，旨在通过各项影响因素的研究避免齿轮失效问题的出现，以更好的提高工程机械设备的使用效率，为行业的稳步运行提供支持。

关键词：机械减速机;齿轮失效;运用

中图分类号：TH132.4                                    文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）22-0131-02

0  引言

在当前机械行业运行及发展中，对机械工程的质量要求逐渐提升，将工程机械项目运用在建设行业中，不仅可以提高机械工程的生产效率，而且也可以满足行业的可持续发展需求。但是，在工程机械减速机使用中，存在着齿轮失效的问题，如轮齿折断、齿面胶合等问题。若这些问题不能得到及时解决，会影响工程机械设备的使用的价值，而且也会为行业的发展带来限制。因此，伴随机械工程产业的运行，在减速机齿轮使用中，设备维护人员需要及时分析减速机齿轮失效的问题，通过失效处理方案的调整，细化工程机械减速机齿轮的运用方案，以满足行业的可持续发展需求。

1  工程机械减速机齿轮

1.1 机械齿轮

机械齿轮主要是帮助工程项目传递物体，在具体的机械齿轮传动中，对齿轮的要求相对较高，也就是说，在具体的机械设备使用中，需要充分保证齿轮运转的平稳性，以提升机械设备的承载能力。在机械齿轮传动中，其特点如下：第一，传动效率高。根据机械齿轮的运行特点，其存在着传动效率高的特点，传动的效率可以达到99%的状态。第二，传动稳定。在机械齿轮使用中，齿轮的传动链及齿轮的传动比空间范围较小，有效节约了齿轮的占比及空间。第三，节约空间。在齿轮传动中，齿轮传动所需要的空间范围小，可以充分满足机械工程项目的设备使用需求。第四，机械传动设备的使用寿命长，工艺设备的做工精良，将其运用在具体的工程设备中，可以延长设备的使用寿命[1]。

1.2 齿轮传动的类型

工程机械齿轮传动类型包括：第一，按照齿轮装置的特点，可以将其分为开式齿轮传动、半开式齿轮传动以及闭式齿轮传动。对于不同的设备形式，不同传动状态存在差异：首先，在开式齿轮传动中，设备一直暴露在外部环境下，容易出现磨损的问题;其次，在半开式齿轮传动设备使用中，防护设备装置相对简单，而且，齿轮的润滑状态可以得到明显的改善;最后，在闭式齿轮设备使用中，由于设备处于全部封闭的状态，其润滑状态良好，通常被运用在重要的工艺结构中。第二，按照齿轮使用状态进行划分，可以将其分为：首先，动力齿轮，主要以传输动力为主，通常被运用在高速重载以及低速重载传动的环境下;其次，传动齿轮主要以传递为核心，主要被运用在轻载高精度的传动环境下。

1.3 材料选择

齿轮机材料选择中，首先，锻钢，在锻钢材料选择中，若齿面硬度HBS≤350，将其称为软齿面齿轮，这种材料主要使用40Cr、35SiMn等中碳钢材料，通过热处理工艺方法的选择，进行切齿工序的协调。若选择的齿面硬度在40-65HRC之间，通过热处理，可以避免轮齿变形问题的出现。其次，铸钢材料选择中，通常会使用ZG270-500以及ZG340-640的铸钢材料，由于材料具有较强的耐磨性及强度，通过精确加工，可以降低大型轮齿的锻造风险，提高设备调质处理的效果。最后，非金属材料。对于一些对高速、精度的要求不高的齿轮传动设备，为了在使用中降低噪音问题，通常会选择非金属材料，由于其传动的噪声较小，将其称之为无声齿轮。

2  工程机械减速机齿轮失效问题

2.1 轮齿折断问题

在工程机械的减速机齿轮运行中，轮齿折断问题主要体现在以下几个方面：第一，过载折断问题。通过对工程机械减速机使用状况的分析，当齿面受到过大的荷载冲击时，会增加齿轮应力，从而出现较为严重的过载段裂问题，这种现象通常被称为短期过载。需要注意的是，当齿轮发生了过载折断的问题，其整个段裂面呈现出放射的状态，放射的中心就是断裂源。第二，疲劳断裂问题。在工程机械减速机齿轮运行中，设备在循环荷载的作用下，齿轮根的弯曲应力相对集中，当机械设备超过了疲劳极限时，容易产生疲劳裂纹，从而增加齿轮折断的可能。而且，在减速机长期、循环使用中，当遇到齿轮材料不当、加工精度低的問题，会降低齿轮的实际荷载，降低工程产业的实际使用效率。第三，随机折断问题，根据齿轮材料缺陷以及剥落的问题，当设备处于局部集中运行的状态，会发生局部折断的问题。

2.2 齿面胶合问题

结合减速机齿轮的运行特点，在高速重载传动的过程中，受到啮合区温度升高因素的影响，会使润滑油膜破坏，两齿面金属会直接粘结，齿面也会出现滑动问题，在齿轮较软的情况下，会出现胶合问题。而且，在不同的齿轮设备运用中，胶合呈现出轻微胶合、中等胶合的状态，齿面胶合在不同的影响因素下会发生磨损以及传动不稳定的问题，无法满足工程机械设备的高效使用需求[2]。

2.3 齿面点蚀问题

在机械齿轮工作中，啮合表面上的任意一点会产生相应的接触应力，而且，齿面接触力会超过材料极限应力，整体结构表面会出现轻微的疲劳裂纹现象，这种现象若不能及时控制，会降低齿轮机械设备的使用效果。而且，在裂缝扩展的情况下，点蚀问题会降低设备的承载效果，设备在冲击及噪音的影响下，会出现轮齿折断的问题。所以，在机械轮齿设备使用中，为了更好的增强设备的运用效率，需要将齿面点蚀作为重点，通过多样化设备维护方案的落实，提高设备运用的稳定性。

2.4 齿面磨损的问题

结合机械轮齿设备的运用特点，齿面磨损问题体现在以下几个方面：第一，在齿轮及运行中，当硬屑粒进入到齿面时，会出现磨粒磨损的问题，会降低齿轮机的使用效果;第二，当齿轮机表面遇到磨损的问题，会增加齿轮机的磨损程度，长期使用中会改变齿轮形状发生，从而出现噪声及振动问题，导致设备传动失效。第三，齿轮面磨损的情况下，当齿轮磨损超过原齿厚的10%时，会降低齿轮的使用寿命。第四，当齿轮受到塑性形变的影响，齿轮的机械设备会受到低速重载、频繁启动的影响，导致齿轮的齿面受到超过材料因素的影响，降低工程机械设备的使用效果[3]。

3  工程机械减速机齿轮失效的优化策略

3.1 强调齿轮的安装精度

根据工程机械设备的使用状况，在减速机齿轮安装中，需要确定以下安装方案：第一，合理选择材料。在工程机械项目的减速机齿轮安装中，需要科学选择材料，根据设备材料的强度、韧性以及工艺特点等，总结选择齿轮材料，以增强工程机械齿轮的承载能力。如，在Ni-Cr以及Ni-Cr-Mo的合金掺碳钢的材料选择中，其材料主要以钢材为主，并按照设备的工艺结构特点以及模数状态，增强齿轮的稳定性，并有效延长设备的使用寿命。第二，热处理技术。在工程机械减速机齿轮安装中，当采用热处理工艺时，可以更好的改善齿轮材质，而且也可以更好的提高设备材料硬度，避免齿轮面局部过载问题，增强齿轮路面的抗剥落能力。第三，修复。在齿轮安装中，为了保证材料的强度及硬度，需要按照磨光机整合需求，落实热处理处理工艺，以更好的增强齿轮硬度及强度[4]。

3.2 调节齿轮减速箱温度

在机械齿轮运行中，不同类型中的设备结构存在差异，其中的减速箱作为重要的调节设备，在不同的工作环境下，会使齿轮减速箱的运行状态发生改变，对于相关的设备操作人员，在具体的设备调整中，需要根据机械减速机齿轮的特点，控制减速箱的外部环境及工作温度，避免温度对机械设备造成的影响，提升齿轮的运行及调整效果。通常情况下，在轮齿减速箱的温度调节中需要做到以下内容：第一，若设备维护人员忽视了对齿轮减速箱的温度维护，会引发设备的机械故障，因此，在对减速机的外部工作温度控制中，需要根据设备的运行状态，进行设备温度的控制，如，在齿轮变速箱上安装风扇或是散热器，但是，由于设备工作环境的特殊性，需要利用空调对设备的外部环境进行协调，以提高机械减速机的运行效率，保证齿轮减速箱的稳定运行。第二，应该注意的是，在齿轮减速设备的温度调节及控制中，设备维护人员需要仔细分析齿轮减速箱对内部呼吸设备的影响，当遇到箱体温度逐渐升高的问题，需要利用呼吸机调节箱体内外的空气状态，并将设备温度控制在合理的范围内，使机械减速机齿轮处于正常运行状态[5]。

3.3 增强齿轮机的润滑度

结合齿轮设备的运用特点，通过有效润滑方案的落实，可以降低齿轮故障，因此，在有效润滑方案调整中需要做到：第一，保证机械齿轮的合理润滑，在机械设备使用中，通过良好润滑的控制，可以降低设备零件的磨损程度，如，在低速传动其使用中，通过黏度大润滑油的使用，可以增强传动设备的使用效果，而且也可以满足机械减速机齿轮的运用需求。第二，定期更换润滑油的过程中，可以避免油脂变速加快齿轮的磨损状态。在齿轮机使用中，为了保证设备的润滑度，需要在防止设备疲劳的角度出发，通过供油量的科学控制，增强齿轮机使用的稳定性。需要注意的是，在齿轮机供油量增加的情况下，会出现啮合挤压的问题，这种现象会在局部产生压力，增大设备的接触应力。而且，在润滑油较多的情况下，高压作用会增加裂缝数量，导致疲劳点扩展，因此，为了在齿轮机使用中，为了提升设备的使用效果，需要充分考虑供油量问题，以更好的提升齿轮机的润滑性。第三，在减速机润滑方案调节中，通过润滑剂的科学运用，可以延长设备的使用寿命，避免重承载设备对减速机运行带来限制，所以，在具体的机械设备使用中，应该采用强制润滑的方法，使齿面以及轴承处于良好的运行状态，提高设备使用效率[6]。

4  结束语

总而言之，在工业产业运行中，设备管理者为了提高机械轮齿设备的使用效率，在机械减速机齿轮设备维护及调整中，设备维护人员需要根据齿轮的运行特点，进行设备的管理及调整，以更好的提高机械设备的运用效果，满足工业产业的设备管理需求。而且，在机械减速机齿轮使用中，设备维护管理者需要根据工程特点，确定具体的設备管理机制，通过轮齿的精确度安装、轮齿减速机温度的控制以及设备维护方案的落实等，提高机械减速机的使用效率，为行业的稳步运行提供支持。

参考文献：

[1]徐思家，梁贺，孙新华.旋挖钻机动力头减速机和动力箱齿轮油冷却过滤液压系统设计[J].环球市场，2019（33）：376.

[2]唐永涛，牛军燕，刘杰.水电站门机起升减速机高速齿轮轴断裂失效分析[J].机械工程与自动化，2019（4）：161-162.

[3]梁维典.减速机中速轴大齿轮位移故障原因分析[J].机械工程师，2015（5）：196-197.

[4]王灿，马国，张冬梅.工程机械减速机齿轮失效分析[J].热加工工艺，2017，46（20）：254-256.

[5]朱正.某减速机齿轮崩齿失效分析[J].山东化工，2016，45（08）：84-87.

[6]白金锁，李永康.刮板输送机用减速器齿轮轴失效分析及改进措施[J].机械工程与自动化，2015（06）：214-215.