浏览数量： 3 作者： 合纵重工小合 发布时间： 2024-08-26 来源： 本站
工业齿轮箱是组成工业装备传动系统的关键部件，广泛用来实现变速、改变转矩、离合以及分配动力等功能。一个典型的工业齿轮箱主要由箱体、箱盖、齿轮轴、齿轮、轴承等关键零部件装配而成。在服役过程中，以上构件都有可能发生损伤失效，造成运行故障或安全隐患。
随着工业装备向大功率、长周期安全服役发展，齿轮箱关键零部件的可靠性把控成为装备制造者关注的重点。及时了解工业齿轮箱的服役工况、关键零部件的失效模式及对应的防护对策，可以指导工业齿轮箱的损伤预防和延缓失效的发生，从而延长工业装备的服役寿命。
工业齿轮箱在长期运行中可能会遇到多种失效模式，常见的工业齿轮箱零部件损伤失效有箱体失效、齿轮失效、轴磨损或断裂失效、轴承失效等；
齿轮箱箱体主要用来支撑和包容齿轮等关键零部件，承载润滑油。箱体的失效形式主要为：
a. 箱体裂纹：在铸造时冒口位置散热速度慢，常造成组织粗大等缺陷，引起力学性能下降。箱体结构的转角位置常伴有应力集中，在有外部腐蚀介质的环境中极易发生应力腐蚀开裂。
b. 密封失效：密封件老化或损坏导致润滑油泄漏，影响润滑效果。
c. 箱体变形：长期受力不均可能导致箱体变形，影响齿轮的啮合精度。
为有效防止箱体失效，应从结构设计和加工工艺方面入手，一方面增加足够的圆角过渡缓解应力集中，引入加强筋提高箱体刚度等。另一方面在制定铸造工艺时重点关注铸件的冒口位置，如通过加冷铁激冷等方式可有效避免粗大晶粒的生成，从而获得良好的综合力学性能。此外通过优化箱体涂装工艺，可有效防止腐蚀介质的侵蚀作用，实现箱体延寿。
齿轮是传动系统中最为关键的零部件，也是最易产生损伤失效的零部件。齿轮失效的主要形式为：
a. 齿轮塑性变形和齿根断裂：在重载传动时，齿轮副软齿面难免因屈服产生塑性变形，造成齿形偏差，进一步发展使得应力集中的根部位置发生折断 。
b. 齿面点蚀：齿面点蚀是齿面失效的一种形式，多发生在齿根面上节线处，节线处齿轮副的相对滑动速度低，形成油膜的条件差，容易出现润滑不良。齿轮啮合面直接接触产生较大的摩擦力直接造成微小裂纹，加之渗入润滑油的挤压作用造成小区域剥落，形成齿面麻点。
c. 齿面粘连剥落：在重载传动中，齿轮的齿面啮合区局部高温环境会引起润滑失效，造成两金属面直接接触粘连，在随后的相对滑动中出现齿面胶合失效，软齿面材料将会被犁沟带走。
d. 持续齿面磨损：在润滑不足和多尘环境下，齿面磨损难以避免，粉尘、磨损产生的金属屑都会引起齿面间磨粒磨损，齿面磨损到一定程度会造成齿轮箱异常振动，最终导致传动故障 。
为防止齿轮失效，在设计加工环节就应降低损伤。通过合理选择制造工艺，增加易产生应力集中位置处圆角过渡，采取热处理渗碳渗氮手段提高齿面硬度，保证足够的润滑环境及润滑油清洁度等，必要时还需针对具体服役工况提高润滑液粘度及散热性达到良好润滑。
在长时间工作过程中，齿轮轴的磨损难以避免。轴失效的主要表现形式为：
a. 轴磨损：磨损直接造成原配合面的松旷，对外表现为异常振动和声响，严重时还会造成润滑油外漏和偏载。
b. 齿轮轴塑性变形：齿轮轴在服役过程需承受较大的扭矩，在强扭矩作用下齿轮轴有发生弹塑性变形的趋势。
c. 齿轮轴断裂失效：即使在低应力状态，长期的交变载荷也会引起材料的疲劳破坏，引起齿轮轴断裂失效。
合理选择材料和加工工艺对于提高齿轮轴的疲劳强度尤为重要，此外在热加工过程要严格规避夹杂物，因为这往往是后期齿轮轴发生脆性破坏的根源。
轴承是工业齿轮箱中重要的零部件，用以支撑旋转体，减小摩擦系数。轴承失效是齿轮箱失效的一个重要故障源，尤其低速重载工况下轴承难以形成良好的润滑条件，从而引发系列失效问题。滚动轴承的主要失效形式主要为：
a. 滚动轴承失效：滚动体与内外圈通过点接触发生滚动，接触应力大，由此引起的失效形式主要有磨损、接触疲劳。另外滚动轴承的保持架也是易损坏的部件之一，在安装不当和过载运行时产生的轴向载荷，冲击载荷常引起保持架的变形失效、支柱断裂或脱焊。
b. 滑动轴承失效：失效形式多为疲劳剥落、磨粒磨损等 。轴承磨损常在润滑不足时发生，外来硬质粒子直接造成轴承表面犁沟状擦伤，另外润滑条件严重恶化时还会因摩擦面微区焊合引起黏着磨损。游隙是轴承安装时重点考虑的参数，适量增大游隙可保证轴承的润滑和散热，但游隙过大会削弱轴承抵抗冲击载荷的能力。
