齿轮减速机的故障分析及维护保养策略探析

黄培杰

(1.河钢股份有限公司承德分公司，河北 承德 067000； 2.河北省钒钛工程技术研究中心，河北 承德 067000)

0 引言

机械设备在现代化的生产生活中发挥了巨大的作用，齿轮减速机在机械设备传动系统中扮演着很重要的角色，随着机械设备各项技术的不断革新，有效促进了齿轮减速机技术的发展，使其具备了更高的合理性与可靠性。在机械设备的使用过程中，齿轮减速机也会因为长期运转而不可避免的出现一些故障问题，使整个机械设备的正常运转受到不利影响[1]。因此，为了使机械设备能够正常运转并为人们的生产和生活提供保障，应加强对设备使用和维护人员的技术技能培训，重点针对减速机运转过程中出现的轮齿折断、轴承抱死和漏油等故障，对可能导致问题的原因进行全面细致的检察和分析，根据现场出现的故障特征确定故障位置，做到快速精准的解决故障问题，提升齿轮减速机维修效率，并有效避免故障的再次发生。

1 齿轮减速机工作原理分析

齿轮减速机属于一种传动设备，其在传动机械结构中多与电动机和内燃机配合使用，由于电动机或内燃机在正常工作状态下输出的转速很高，若不经减速很难直接应用到各种机械装备上，而通过齿轮减速器的作用，能够将电动机或内燃机的高转速输出转换成为适宜机具使用的较低转速，并精准的将动力传送到相应的工作轴位置。通常情况下，机械的运转总功率在设计之初就已经确定，机械装备运转过程其功率始终在额定范围内，对机具工作状态的调整主要应从改变转速和动力传递方向等方面着手，当运转速度增加时传动零件所受的扭力将减小，反之，所受到的扭力将增大[2]。在机械技术发展过程中，很多生产单位根据转速与扭力之间的关系原理，在实际的生产中为了达到制造要求，通过降低速度将设备的扭力增大，并将这个技术逐渐应用到齿轮减速机的研制中，减速机降低电动机或内燃机的转速，不仅获得合适的转速，还能得到更大的扭力输出。

减速机是一种较大转速输入同时承受较大扭矩的传动设备，将减速机与电动机或内燃机可靠连接后，电动机和内燃机工作过程中高转速、低扭矩的动力传递到减速机的齿轮上，通过小齿轮与大齿轮之间的传动比转换达到减速的目的。普通减速机由很多对齿轮组成，齿轮的啮合作用有效保证了动力转换的效率，并提升了减速机的性能。目前，减速机的应用越来越广泛且逐步趋于大型化，高速重载条件下对减速机的要求有着高负载能力和高传动效率的矛盾要求，不仅要求其具备足够的运载能力，还需要其在高效传动过程中具有较高的可靠性。要满足上述要求，不仅需要减速机生产企业投入更多的资金和技术来开发新的产品或改良现有产品，还需要机械装备的操作者和工厂维护人员强化对减速机的技术理解和维修能力提升，以此确保减速机能够在正常的状态下长时间稳定的运转。

2 齿轮减速机的故障分析及维护保养策略

2.1 齿轮轮齿折断及维护保养

齿轮减速机很容易在实际工作中出现轮齿折断问题，其故障原因主要有以下两种，一种是由于器械疲劳折断，另一种是由于超过承载能力折断。齿轮正常运转过程中，由于齿面会反复受到交变载荷作用，长此以往齿轮轮齿的薄弱部位很容易因为机械性疲劳而产生裂纹，若裂纹位置未及时被修复，则会在后续使用中进一步加深裂纹深度，最终发生轮齿折断问题。

轮齿折断的因素是多方面的，一般减速机轮齿折断的截面形状都不对称，轮齿折断多发生在齿根位置，且形状与疲劳裂纹断口形状类似，能够明显在断口位置观察到疲劳源、光滑的或者贝壳状的疲劳裂纹发展区及粗糙的瞬断区。轮齿折断的发生多存在随机性，多为缺陷或者频繁受残余应力作用而诱发，并且如果在减速机的传动系统中存在夹杂物、细微磨损裂纹或是齿轮热处理方式不合理，也都会引发减速机齿轮的局部断裂。因此，相关人员应结合断口形态、部位进行分析，找出造成齿轮断裂的真正原因，才能结合原因进行有针对性地维修和保养[3]。

一般来说，对于齿轮损坏的问题，应在明确故障原因的前提下进行维修，一方面要改善齿轮传动的环境条件，减少齿轮加工或配合缺陷、传动过程杂质过多等问题，并通过提高齿轮加工的精确性和表面质量减少传动过程中的应力集中；另一方面考虑选用更优质的材质替代损坏的齿轮或采用更合理的热处理技术改善齿轮加工后的内部应力、表面硬度和轮齿韧性，从而提高齿轮的抗折断能力。

2.2 齿轮点蚀和剥落问题及维护保养

齿轮减速机轮齿表面点蚀和剥落问题是齿轮损坏的另一个常见问题，在正常的工作状态下，减速机的齿轮的表面会或多或少会产生一定的点蚀情况，点蚀问题的存在减弱了轮齿的抗疲劳能力，点蚀问题的进一步发展则会导致齿面出现剥落问题。齿轮的点蚀和齿面的剥落都与齿轮的工作状态存在较大的关联[3]。当齿轮的齿面出现点蚀或剥落情况，轮齿表面的金属材质会以颗粒或小块的形式脱离，在齿轮的表面产生很多的凹坑，这些凹坑的进一步发展就很可能造成轮齿表面质量的恶化，最终导致齿轮损坏。对齿轮的点蚀和剥落问题进行分析，对于减速器的长久使用和故障规避具有显著作用。

齿轮的点蚀主要有几个方面的因素影响，首先是与齿轮的材质有关，因为很多齿轮减速器为考虑生产制造的成本，在设计时对齿轮硬度和热处理工艺的选择仅能满足常规状态下的使用要求，齿轮实际工作环境十分复杂，没有办法保证齿轮始终在最合理条件下工作，则会引起点蚀和剥落问题。其次，在齿轮加工和装配过程中的不合理问题，也可能导致齿轮出现点蚀和剥落问题，例如齿面加工精度不合格会导致齿轮实际啮合位置不合理，容易造成点蚀问题的产生；若齿轮装配过程中心距存在误差，也同样会因为齿轮实际啮合位置不合理而产生点蚀和剥落问题，因此提高齿轮的制造和装配精度也是避免点蚀和剥落问题的有效手段。此外，润滑油中的金属杂质过多，也是造成点蚀问题的原因之一，应当注意定期更换润滑油以保证齿轮传动的良好工作环境[4]。

2.3 齿轮减速机的日常维护与保养

齿轮减速机的日常维护和保养工作主要是巡检人员检查其有无渗油、检查箱内液位、润滑情况各处螺栓是否紧固以及设备运行期间的温度情况，并且在齿轮减速机运行一段时间后用铅丝咬入齿轮的啮合位，测试减速机的磨损情况。

润滑工作是齿轮减速机最重要的养护工作，齿轮减速机设备的润滑形式主要有两种，即油池润滑和循环润滑。无论采用那种润滑形式，对润滑油都应做到定期进行检查和更换，新安装的齿轮减速机在第一次使用时，在运行10～15天后要及时更换新油，后期每半年更换一次。在日常使用过程中，也要定期对润滑油的质量进行检查，做好减速箱的密封保护工作，若在检测中发现润滑油中的灰尘、金属粉末等超标或润滑油变质，应及时对润滑油进行过滤处理，或对其进行彻底更换，不可在润滑油质量不达标的情况下勉强使用，以免造成严重的齿轮磨损问题。

3 结语

总之，齿轮减速机在机械设备的正常运转中发挥着十分重要的作用，其在长期的使用过程中发生故障是在所难免的，因此本文主要针对齿轮减速机可能出现的故障进行分析，阐述其齿轮的轮齿折断、点蚀、剥落等问题原因，并结合工作实践，提出了可行的维护和保养措施，以保证齿轮减速机能正常、稳定运行。在日常工作中还需要相关工作人员做好齿轮减速机故障的排查和保养工作，以进一步保障齿轮减速机工作效率，为机械生产的高质量实施保驾护航。