摘要：首先介紹了齒輪在冶金機械上的應用,其次就冶金機械設備上齒輪的失效表現(xiàn)和原因作了詳細分析,最后就如何避免和預防齒輪的失效問題提出了解決措施。

關鍵詞：冶金機械 齒輪 失效 分析

中圖分類號：TF30 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）26-387-01

1前言

作為工業(yè)體系中的重要行業(yè)，冶金行業(yè)內(nèi)所用到的機械設備一般都是重型和大型設備，具有現(xiàn)場工作條件差、連續(xù)運轉周期長等特點，并且一旦機械設備停止運轉，將對冶金企業(yè)造成極大的損失。因此，為了避免因傳動裝置失效而造成的大規(guī)模損失，冶金機械對其傳動裝置的可靠性，尤其是機械齒輪的可靠性有著比較高的要求。在實際工作中，需要技術人員針對齒輪的失效進行分析，查找故障模式，分析齒輪失效事故的規(guī)律和失效原因的影響程度，并能夠針對引起齒輪失效的原因采取有效的預防措施，從而提高冶金機械設備的運轉可靠性。

2齒輪在冶金機械上的應用

在冶金機械設備上，通常需要在以下場合中應用齒輪傳動裝置：a.為了滿足機械設備的使用要求，需要改變轉速和力矩,b為了改變空間動力傳遞的位置和方向以實現(xiàn)對傳動路線的分配,c.由一個動力源向若干個執(zhí)行機構分流動力或者由若干個動力源合成供給一個執(zhí)行機構動力，即分流或合成動力。在實際中，齒輪一般在球磨機、旋轉窯以及冶金機械的各種減速裝置中使用的較多。

3冶金機械齒輪失效的表現(xiàn)和原因

（1）正常磨損

正常磨損是設計者在齒輪的相關設計計算時，依照機械設備的使用壽命考慮的。它是齒輪嚙合傳動過程中，由于嚙合齒面間的相對滑動而造成的齒面上的金屬表面發(fā)生的摩擦損耗。正常磨損對冶金機械的正常使用沒有影響，但對磨損量要進行控制，以方便對磨損齒輪進行修理，對于磨損程度嚴重的齒輪，則需要進行更換。這里需要說明的是，因為冶金機械的現(xiàn)場作業(yè)條件非常惡劣，所以冶金機械的齒輪通常都達不到設計壽命。

（2）破壞性磨損

破壞性磨損是造成冶金機械齒輪失效最多的原因之一，通常都是因為齒輪承受了非常大的沖擊載荷，齒輪潤滑遭到破壞，以致于齒輪表面的金屬直接接觸造成的。破壞性磨損通常表現(xiàn)為齒輪輪廓形狀變形嚴重，齒輪無法進行平穩(wěn)傳動，使用壽命大幅度降低等。以球磨機的齒輪失效為例，其使用過程中經(jīng)常發(fā)生的齒面硬損傷均屬于破壞性磨損。

（3）干涉磨損

由于冶金機械一般都是大型非精密機械（例如球磨機、回轉窯等），設計和制造精度通常都較低，安裝時因為受制于現(xiàn)場條件和零件本身的制造精度，所以冶金機械齒輪的安裝質量都不高，通常表現(xiàn)為齒輪的安裝間隙過小、安裝位置不準確，這很容易造成齒輪運轉時不能夠正常嚙合。因為齒輪不合理接觸時產(chǎn)生的應力大部分都集中在了小齒輪上，所以隨著機械設備的長時間運行，小齒輪的破壞程度會加重，嚴重時甚至會造成小齒輪的整個輪齒被磨損掉，而大齒輪的齒頂也會發(fā)生嚴重變形，從而徹底破壞齒輪的嚙合傳動。我們把這種因齒輪安裝間隙過小而引起的磨損稱作干涉磨損。

（4）齒面點蝕

由齒面點蝕造成的冶金機械齒輪失效的案例有很多，主要是因為齒輪的潤滑失效和安裝精度差造成的。因為潤滑效果和安裝精度會對齒輪的接觸應力產(chǎn)生很大的影響，當接觸應力大于允許應力時，處于多級載荷下的齒面表層非常容易產(chǎn)生裂紋，如果這種裂紋在長時間受到接觸應力的作用，輪齒表層的金屬就會發(fā)生片狀剝落，最終引起齒輪的失效。

（5）疲勞剝損

冶金機械因為其獨特的特點，所以在冶金機械齒輪的設計和制造過程中要予以考慮，通用的齒輪設計參數(shù)和加工工藝往往對冶金機械的適應能力不好，不具備良好的針對性，需要齒輪的設計制造人員對冶金機械中齒輪的實際工作狀態(tài)進行深入研究，尤其是針對冶金齒輪的疲勞破壞試驗。只有根據(jù)實際的工作情況選擇合適的設計參數(shù)和加工工藝（包括加工精度和材料的熱處理），才能最大限度的預防冶金機械齒輪的疲勞剝落（表現(xiàn)為沿齒頂或頂棱從齒面上脫落下顆?；蛐计?br />
（6）膠合

冶金機械的齒輪傳動通常具有非密閉、持續(xù)作業(yè)時間長、傳動負荷大、作業(yè)現(xiàn)場粉塵及顆粒多、潤滑效果不好等特點，所以冶金機械齒輪發(fā)生膠合失效的幾率也相對較大。膠合失效通常是因為齒輪傳動時嚙合區(qū)的溫度過高，接觸面的油膜因受重載作用而被擠破造成的，表現(xiàn)為齒輪的接觸面直接粘結在了一起，齒輪接觸面部分沿滑動方向產(chǎn)生溝痕。

4解決冶金機械齒輪失效問題的探討

4.1設計方面

冶金機械不同于其它機械設備，其工作環(huán)境通常較為惡劣，連續(xù)作業(yè)時間長，齒輪的潤滑效果和潤滑條件均不理想，甚至于一些冶金設備需要在酸堿腐蝕的條件下工作。以上這些屬于冶金機械的特點在齒輪設計時應該被充分考慮，而不能僅僅依照通用的齒輪設計流程進行設計，在具體的設計過程中，要結合冶金機械的實際工作狀態(tài)選取較大的安全系數(shù)和正確的齒輪材質。

4.2制造方面

要結合冶金機械齒輪的實際工作狀態(tài)和失效試驗，按照齒輪設計的要求對齒輪進行加工制造，不能降低加工精度，熱處理步驟要按照標準嚴格執(zhí)行。

4.3 安裝方面

為了確保合適的嚙合間隙和齒輪傳動系統(tǒng)的平穩(wěn)傳動，冶金機械的齒輪安裝要保證安裝精度。

4.4齒輪潤滑方面

冶金機械設備通常都比較復雜、工作環(huán)節(jié)惡劣、現(xiàn)場環(huán)境的溫度變化幅度大且灰塵較多。因此有必要提高冶金機械設備的潤滑效果以適應設備使用的工況環(huán)境，從而保障齒輪的使用壽命和傳動裝置的良好運行，總的來說，冶金機械齒輪減速器的潤滑要領包括以下幾點：

（1）潤滑油的選擇

冶金機械齒輪通常都是在超高負荷下的持續(xù)運動，所以潤滑油必須經(jīng)久耐用，即對抗氧化能力的要求比較高。除此之外，為了保證水和污物不干擾潤滑，所選用的潤滑油還要易用沉淀雜物，一般以選用循環(huán)機油為宜（最好是含有抗氧化劑和防銹添加劑的循環(huán)機油）。

（2）油料粘度的把握

根據(jù)冶金機械減速器中齒輪的轉速和承受載荷，選用粘度合適的潤滑油。粘度過高會使?jié)櫥蛢?nèi)部的阻力增大，會造成傳動能量的浪費,而粘度過低易發(fā)生齒輪表面金屬面的直接接觸，失去潤滑的初衷。所以潤滑油的選擇要綜合考慮，具體選擇宜以需要潤滑之冶金機械所需的較低粘度即可。這里需要強調(diào)的是，對潤滑油粘度的選擇需要進行實際檢討，要結合冶金機械的實際使用情況，而非僅僅依照一些機械制造商的推薦基準。

（3）潤滑方式的選擇

常見的潤滑方式包括發(fā)散給油、油浴給油、循環(huán)給油、油環(huán)給油等，具體選擇標準要則依據(jù)冶金機械的設計功能。在實際的潤滑工作中，針對不同的潤滑方式要選擇不同的油料，以開放式齒輪傳動為例，因為潤滑油與空氣之間存在接觸，所以要選擇那些抗氧化能力強（添加了抗氧化劑）的潤滑油，除此之外，開放式齒輪傳動的潤滑油選擇還應考慮到潤滑油的濺出問題。

（5）保持潤滑油潔凈、定期檢驗、及時更換

潤滑油本身的品質對傳動性能會產(chǎn)生十分大的影響，所以有必要對長時間使用的潤滑油進行定期檢驗，對檢驗不合格的潤滑油的需及時更換，以保證潤滑油的潔凈和性/zcfhXtQEh5LsZiuAFaqfH4SHy53QulKRoeu46v46xk=能。

總之，齒輪的運轉條件和工作環(huán)境對齒輪的潤滑有著不同的要求，除了根據(jù)相關經(jīng)驗和技術標準外，實際潤滑工作需要參照冶金機械的工作狀態(tài)和工作環(huán)境在實踐中通過多次試驗來確定。

5結束語

冶金機械齒輪的正常工作是冶金設備正常運行的保證，要保證機械設備的穩(wěn)定運行，則必須解決齒輪失效。齒輪失效作為冶金機械設備中最常見的失效形式之一，只有對其失效問題作深入分析，才能保證冶金設備的正常工作。

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