根據造紙車間圓柱齒輪減速機的故障統計，在圓柱齒輪減速機故障中，齒輪損壞所占的比例最大，達到 60% ；其次是軸承損壞，為 19%。因此，減少齒輪損壞能達到降低圓柱齒輪減速機的故障，延長減速機的使用周期的目的。

1圓柱齒輪減速機齒輪典型失效特性分析

齒輪在運轉過程中，由于制造不良、操作安裝或維護不善，會出現各種形式的故障。故障形式又因齒輪材料、熱處理、運轉狀態等因素的不同而不同 [1]，主要是齒面間承受著交變載荷，常造成斷齒、齒面點蝕、剝落、膠合及磨損等失效形式。根據對造紙車間壓榨輥、烘缸傳動圓柱齒輪減速機抽樣分析，減速機齒輪中各故障的比例是：斷齒占 41%，點蝕占 31%，劃痕占 10%，磨損占 10%，其他占 8%。

1.1 斷齒

斷齒是最常見的齒輪故障，輪齒的折斷一般發生在齒根，因為齒根處的彎曲應力最大，而且是應力集中之源。斷齒常見的有 3 種情況：

1. 疲勞斷齒。由于輪齒根部在載荷作用下所產生的彎曲應力為脈動循環交變應力，以及在齒根圓角、加工刀痕、材料缺陷等應力集中源的復合作用下，會產生疲勞裂紋。裂紋逐步蔓延擴展，最終導致輪齒發生疲勞斷齒。

2. 過載斷齒。造紙車間壓榨輥、烘缸傳動所用圓柱齒輪減速機，其齒輪多由鑄鐵或高硬度合金鋼等脆性材料制成，由于嚴重過載或受到沖擊載荷作用，會使齒根危險截面上的應力超過極限值而發生突然斷齒。

3. 局部斷齒。當存在齒面加工精度較低或齒輪安裝質量較差時，沿齒面接觸線會產生一端接觸、另一端不接觸的偏載現象。偏載使局部接觸的輪齒齒根處應力明顯增大，超過極限值而發生局部斷齒，而局部斷齒總是發生在輪齒的端部。

1.2 齒面點蝕

齒面點蝕也是圓柱齒輪減速機齒輪常見的損壞形式之一，一般多出現在靠近節線的齒根表面上，發生的原因是齒面脈動循環接觸應力超過了材料的極限應力。在齒面處的脈動循環變化的接觸應力超過了材料的極限應力時，齒面上就會產生疲勞裂紋。裂紋在嚙合時閉合而促使裂紋縫隙中的油壓增高，從而又加速了裂紋的擴展。如此循環所產生的變化，最終使齒面表層金屬一小塊一小塊地剝落下來而形成麻坑，即為齒面點蝕。

點蝕情況一般有兩種：①初始點蝕（亦稱為收斂性點蝕）。通常只發生在軟齒面（HB ＜ 350）上，點蝕出現后，不再繼續發展，甚至反而消失。原因是微凸起處逐漸變平，從而擴大了接觸區，接觸應力隨之降低。②擴展性點蝕。發生在硬齒面（HB＞ 350）上，點蝕出現后，因為齒面脆性大，凹坑的邊緣不會被碾平，而是繼續碎裂下去，直到齒面完全損壞。

1.3 磨損

齒面的磨損是由于金屬微粒、塵埃和沙粒等進入齒輪的工作表面所引起的。齒面不平、潤滑不良等也是造成齒面磨損的原因；此外，聯軸器不對中、聯軸器磨損以及扭轉共振等，會在齒輪嚙合點引起較大的扭矩變化，或使沖擊加大，將加速磨損。

齒輪磨損后，齒的厚度變薄，齒廓變形，側隙變大，會造成齒輪動載荷增大，不僅使振動和噪音加大，而且很可能導致斷齒。

1.4 齒面膠合

齒面膠合（劃痕）是由于嚙合齒面在相對滑動時油膜破裂，齒面直接接觸，在摩擦力和壓力的作用下接觸區產生瞬間高溫，金屬表面發生局部熔焊粘著并剝離的損傷。

齒面膠合往往發生在潤滑油黏度過低、運行溫度過高、齒面上單位面積載荷過大、相對滑動速度過高、接觸面積過小、轉速過低（油帶不起來）等條件下。齒面發生膠合后，將加速齒面的磨損，使齒輪傳動很快地趨于失效。

1.5 軸承的失效及聯軸器對中

聯軸器的對中以及軸承的失效也是造成齒輪損壞故障的重要原因。當齒輪箱軸承出現故障時 [2]，常會產生有規律的沖擊，當動能較大，聯軸器對中不良，軸承會出現嚴重故障，此時會加速齒輪的損壞，使齒輪及早失效。

2圓柱齒輪減速機齒輪故障的預防

造紙車間壓榨輥、烘缸傳動所用圓柱齒輪減速機，齒輪的失效既有設計制造原因，也有安裝、使用、潤滑，維護保養的原因。對于我們使用者，只有從安裝、使用、潤滑及維護保養的角度出發，采取合理的措施，才能有效減少齒輪的損壞。

2.1 新技術在減速機使用中的運用

減速機的設計優化在不斷發展，公司根據壓榨輥、烘缸的工作狀況，選用自帶冷卻系統的減速機，也使減速機的使用壽命不斷延長。近年來在線監控診斷技術在運行設備中不斷使用，包括簡易診斷方法（也就是通過聲音診斷法、振動診斷法以及沖擊診斷法[3]）和精密診斷方法（也就是時域分析、頻域分析和倒頻譜分析等），可及時發現設備運行中的異常情況，同樣圓柱齒輪減速機在使用在線監控技術時，通過對各種特征的技術分析，可及時發現溫度、振動、噪聲、運行曲線等方面的變化，迅速判斷齒輪是處于正常的工作狀態還是異常的工作狀態，對于異常工作狀態的齒輪采取相應的措施，能及時把出現的設備隱患消滅在萌芽狀態，避免由于問題發現不及時而造成設備事故的發生。

2.2 合理選型

不同的造紙機車速，要選用不同形式的圓柱齒輪減速機。一般情況下，硬齒面減速機的使用壽命相對較長，能選用硬齒面減速機的盡可能使用硬齒面減速機；此外，減速機的功率要合適，杜絕小馬拉大車的現象。

2.3 保證安裝精度

安裝圓柱齒輪減速機時，要保證各項安裝精度，聯軸器的對中精度要符合要求，齒輪和軸承的安裝精度更要達到要求。

2.4 有效潤滑

有效的潤滑能減少齒輪很多故障的發生。首先要保證良好的潤滑，良好的潤滑一般不會產生顯著的磨損。對于低速傳動宜采用黏度大的潤滑油，而高速傳動則應采用含有抗膠合添加劑的潤滑油。定期更換潤滑油，防止油脂變質造成齒面快速磨損。因此造紙車間根據壓榨輥、烘缸速度的不同，以及冬夏環境溫度的不同，選用合適的潤滑油，可有效延長減速機齒輪的使用壽命。另外，減速機的潤滑方式 [4] 對延長齒輪的壽命也具有非常大的作用，對高速重載荷的減速機，可采用強制潤滑的方式，能保證齒面及軸承處于良好的潤滑狀態。

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