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常见故障及处理

减速机常见故障分析及维护

来源: 时间:2016/4/19 10:54:00

摘要:文章以减速机工作原理为基础,研究了减速机故障的形式,着重讲解了减速机断齿原因以及润滑对减速机的重要性。

关键词:减速机;齿轮;

一.工作原理
减速机一般用于低转速、大扭矩的传动设备,把电动机、内燃机或其它高速运转的动力通过减速机输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的。普通的减速机也会有几对齿轮,通过齿轮之间的相互啮合来达到理想的减速效果。大小齿轮的齿数之比,就是传动比。
减速机日趋大型化,低速、重载和高运转率的矛盾日益突出。大型减速机要求必须具备足够的承载能力和运行的可靠性,然而要实现这一点并非易事。它负荷重、制造精度高、检修难度大、费用高、周期长,对工厂的生产影响大。因此,切实搞好减速机的管理,提高维护水平,保持其良好的机械性能和正常运转,是设备管理的重点之一。
二.减速机常见故障及处理方法
故障内容
可能原因
处理方法
 
 
异常发热
润滑油不良
更换油品
润滑油过少或过多
依指示加入适量润滑油
超负载运转
减少负载
起动、停止过多
减少使用频率
轴承磨损
修理或更换
电压过高或过低
确认电压是否正常
 
噪声太大
声音大且持续:轴承损坏,齿轮磨损
开盖检查处理
偶尔声音大:齿轮损伤,有异物卡住
 
振动太大
传动装置固定不良
将传动装置固定
齿轮、轴承磨损
开盖检查处理
固定不良,螺丝松动
重新紧固
异常的不稳定的运转噪声
油已污染或油量不足
检查油颜色、浓度、油位
 
漏油
螺丝松动
重新锁紧
密封圈损坏
进行更换
 
 
通气塞处漏油
 
油量太多
校正油量
通气塞安装不正确
正确安装通气塞
频繁冷起动(油产生泡沫)或油位太高
将通气塞换成排气阀
电机转动时输出轴不转
减速机轴键连接破坏
送专业工厂修理
三.减速机断齿故障分析
减速机最常见、最容易发生的故障就是轮齿剥落、点蚀、掉块和断齿,特别是低速级的齿轮,掉块、断齿现象最为频繁。在供油油质、油量、油压、传动负荷等都正常的情况下,减速机的输出大齿轮转速最低,承受的转矩最大,受力最大,齿轮的直径和单重最大,毛坯锻造、机械加工和热处理、安装要求难度也最大,若在技术、控制、质量检验等某一道工序中把关不严,就可能会造成该齿轮在使用中发生问题。减速机发生断齿后,修复难度大、费用高、周期长,对工厂的生产影响大。
图为减速机宏观断齿
断齿的因素较多,根据分析,减速机断齿的位置一般都不对称,大多不发生在齿根部位,断口形状与一般疲劳断裂的断口形状相似,在断口上能够明显地观察到疲劳源、光滑的或贝壳状的疲劳裂纹发展区和粗糙的瞬断区。大部分属于随机断裂。主要是由于缺陷或过高的有害残余应力所诱发,可能是夹杂物、微细磨削裂纹或不适当的热处理引起的局部断裂。从断口形态和部位分析,首要原因可能是材质夹杂、毛坯锻造有问题;其次是淬火与渗碳工艺欠佳,或其它原因造成齿轮本身质量问题。
减速机及电动机的中心线位于同一条轴线上,这样运行才能平稳,尤其可使减速机的齿轮进入良好的啮合状态。如果电机与减速机的中心线不在同一条轴线上,在运行中,减速机的输出轴产生一个很大的斜拉力,使减速机低速大齿轮的齿轮轴歪斜,其中心线和与其啮合的两个小齿轮的齿轮轴中心线不平行,导致低速大齿轮和两个小齿轮的轮齿啮合面减小,增加轮齿的偏载负荷。两端轴承处产生转角,齿轮长期处于严重地偏载运行,这也是减速机发生轮齿掉块、断齿等故障的一个重要原因。
四.减速机润滑
主要包括对齿轮和轴承的润滑,根据弹性流体动力学润滑理论,齿面润滑的状态与齿面的接触应力、滑动速度和方向、润滑油性能有着密切的关系。由于齿轮传动的特点是啮合时间非常短促和同时发生滑动和滚动,且滑动方向和大小都在急剧地变化,接触面积很小且接触应力很高,原来的压粘关系在高压(高应力)下已失效,在此情况下,根据试验结果值,齿轮的润滑状态可分为3种:
1.完整全油膜润滑。齿面完全被弹性流体动力油膜隔开,轮齿表面的磨擦转变为油膜内部分子间磨擦,磨擦系数很小。油膜厚度受负荷影响不大,载荷全部由油膜承担,发生点蚀、胶合、磨损等损伤概率最小,这是一种理想状态。
2.边界润滑。弹流动力润滑油膜厚度小于两齿面的综合粗糙度,轮齿间不存在有流动油膜(高速齿轮除外),齿面只能靠边界油膜隔开,轮齿表面有较多的凸峰接触,易发生擦伤、粘着胶合的摩损。为避免齿面直接接触,应在基油中加人油性剂和极压剂,来改善润滑油的性能,形成吸附膜和极压润滑膜。边界润滑是一种不稳定的润滑状态。
 3.混合润滑状态。它界于前两者之间,齿面间既有弹流润滑,又有边界润滑,这种润滑状态差异很大,有的接近弹流润滑,有的接近边界润滑。
五.润滑对减速机的影响
1.润滑对胶合的影响
胶合是齿轮最常见的磨损现象。胶合是由于齿面的润滑膜完全失去了作用,发生金属直接接触,产生干磨擦(局部高温),使金属熔化相互粘着而又撕开。润滑可以阻止胶合的产生。对不含油性剂和极压剂的矿物油,若油的粘度愈高,形成的油膜愈厚,粘附性愈强,容易阻止齿面的直接接触,抵抗粘着磨损的能力愈强。对于在矿物油中加人油性剂和复合矿物油,它可以用物理和化学的吸附方式,形成比纯矿物油更牢固的边界油膜,抵抗粘着磨损的效果更显著;对含有极压剂的极压齿轮油,它能与齿轮表面发生化学反应,生成无机物覆盖膜,使胶合磨损失去产生的机会。极压添加剂的品种和添加数量不同,对胶合的影响也不一样。一般来说,极压油比非极压油抗粘性能好。供油量和供油方式对粘着也影响。供油量充足,可以提高抗胶合的极限负荷。喷油方式比油浴方式的润滑冷却效果好,油温低,抗胶合磨损的能力强。从齿轮啮出侧喷油,比啮入侧喷油效果好。
2.润滑对点蚀的影响
疲劳点蚀也是齿轮磨损的一种极普遍现象。点蚀的程度和发生的时间,主要取决于接触应力大小,载荷循环数、材料硬度、表面微观几何形状及润滑状态和润滑膜厚度。因此,如果润滑油选用不当,或润滑方式不良,均会引起或促使疲劳点蚀。使用低粘度油,因为流动性较好,容易渗人表面裂纹中,加速裂纹的发展和金属块的脱落,引起点蚀。高粘度的油对于渗人裂纹的作用没有稀油活泼,同时,粘度高有利于油膜的建立和油膜厚度的增大,并且油的弹性可缓和冲击,使接触应力的分布更趋于均匀,相对地降低了最大应力值,增强了齿面的耐点蚀能力。所以适当提高润滑油的粘度,可以减少表面疲劳点蚀的发生和扩展。
润滑油中的添加剂对点蚀也有影响,特别是极压添加剂,如果使用不当,往往造成腐蚀加速点蚀生成。为了防止点蚀,使用极压添加剂必须慎重考虑,对添加剂的组分、用量、齿轮的材质、接触应力、负荷性质、速度、环境温度等都应十分注意,不能随便采用。润滑方式与供油量对点蚀也影响。从防疲劳点蚀出发,供油量不宜过多。供油量过多,会有部分油因在啮合的齿面间,受到挤压,从而产生局部高压,增加接触应力。同时油在高压作用下渗人裂纹的量也多,促进疲劳点蚀的发生和发展。但是为防止胶合,又必须有充分的渍量,所以,应综合全面考虑供油量的多少,以取得良好的润滑效果。
3.润滑对磨料磨损的影响
若是润滑中混入了泥沙、灰尘、铁鳞、金属粉末,就会产生磨料磨损,且磨损速度较快。各种润滑油对磨料磨损不起改善作用,油只能把外来杂质从齿面上冲洗掉。若磨损微粒悬浮在油中,将起研磨剂作用,促使磨料磨损继续发展。为了防止磨料磨损,保持润滑油的洁净是非常重要的。油浴润滑选用较低粘度的,有利于磨粒沉淀。油品必须经过滤之后才能使用。要定期对润滑系统油质进行取样化验,定期进行净化。
六.总结
要使减速机高效运行,必须得有先进的润滑技术作为保障,针对特定的摩擦副确定相应的润滑油,进而选择合理的润滑方式,是减速机安全平稳运行的前提。
减速机发生故障后,在对现场详细观察分析,搞清楚故障情况,并保留故障遗留的实物和必要的检测情况记录,积极与制造厂家联系,认真细致地分析故障原因,在想方设法迅速恢复生产和力争把损失降到最小的原则指导下,根据实际情况制订切实可行的处理方案。减速机齿轮断齿故障,要将断齿部分打掉,清除裂纹的扩展部分,并将毛剌、尖角用砂轮打圆磨光;检查齿面啮合情况,尽量调整到最佳状态;酌情减负荷运行,加强状态监测、润滑油管理和提高维护操作水平,尽量减少启动次数,尽快与制造厂家签订配件定购合同,并就下一步安装调试达成协议。
 
参考文献:
[1] 成大先.机械设计手册.北京:化工工业出版社,1994.
[2] 蔡春源.机械零件设计手册. 北京:冶金工业出版社,1994
[3] 杨黎明.机械原理及机械零件. 北京:高等教育出版社,2000
 
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