齿轮跑合过程中的故障识别及处理

李凯（大庆油田第一采油厂机采大队机采一队）

一、 齿轮的概述

齿轮是机械传动的基础， 齿轮的传动则是其的主要传动形式，齿轮的制作水平是衡量一个国家机械水平的一个标准，齿轮规模的大小， 轮齿的咬合度关系这齿轮是否能够正常的传动和机械的正常运行。 进过滚、铣、插齿对齿轮加工一边齿轮能够更好的传动,在对于一些特殊要求的磨齿因为在齿轮啮合面过于粗糙的影响使使齿轮啮合面达不到理想化完全啮合,所以用配对这些特殊要求的时候齿轮应该进行自转磨合,所以在齿轮啮合面上金加工的时候留下的微小刀痕以达到在跑合的过程中进行自磨使接触更紧合,噪音更小。

二、 什么是齿轮跑和

齿轮跑合就是就是将一副配合好的齿轮组用一定的润滑剂在空载的状况或逐渐加载的和加速条件下进行转动， 以便达到发现齿轮在运转中的缺陷， 同时也在跑合的过程中逐渐的磨掉齿台表面不平的地方，使齿轮之间更加的磨合，使齿台表面能够保持适宜的间隙。 这样就能使机械很好地运转了已达到最高的经济效益。

三、 齿轮在跑合过程中常见的几种故障

1、齿轮的磨损

齿轮的磨损一般的情况下是因为润滑油的失效和齿轮表面的油渍清理不到位使齿台表面磨损甚至会使齿轮的结构改变。间隙加大，以至于因过度磨损使轮齿变薄断裂。 通常齿轮的磨损分为∶(1)跑合磨损,在齿轮工作的初期，齿轮的磨损是不可避免地，这种磨损会使齿轮表面光滑，没有表面擦痕切磨损度低。 （2）化学腐蚀 因为齿轮在长时间暴露在空气之中会是表面附着上水实质发生氧化使表面产生铁锈，增加磨损。 这种损坏并不只是在表面，会使齿轮变的松软，不能够使用。

2、齿面胶合和擦伤

齿轮的两齿合面的胶合是因为齿轮因承受的压力过大使两齿合面直接接粗， 而齿轮的两个齿合的轮齿都是金属， 在胶合后，齿轮还要进行跑合这样就会使齿轮受到磨损，表面的金属掉落， 甚至一个轮齿带动另一个轮齿转动的时候会是轮齿发生形变和损伤，这是严重一种磨损现象，这种磨损是不可修复的新齿轮在刚开始的时候也会产生胶合的状态，不过这是很正常的，但这样的磨损会使齿轮表面光亮，这种磨损是必然的，会是齿轮的运转更加的畅通不需要太多的关注。

3、疲劳损伤和剥落

硬化层疲劳的剥落是因为齿轮在跑合过程中会两轮齿之间受力，由于两齿轮之间经常接触，之间的相互作用会是轮齿表面出现划损，这种不应该是磨损而是疲劳损伤。 刚开始出现的是初期点蚀，这种是轮齿表面反复作用出现的不规则的细状裂纹，刚开始时没啥关系但是到后面这种裂纹会逐渐的加深。 还有就是剥落使齿轮不能正常运行在经过强化处理的表面以为长时间的点蚀形成一个大的凹面就会发生剥落， 但是当侵蚀硬化深度使其脱落就称为硬化层疲劳剥落。 这样剥落是硬化齿轮剥落中较为严重的一种形式。 而软齿轮则不会出现这种剥落。

四、 齿轮在跑合过程中出现故障时齿轮信号特征

齿轮在没有出现故障之前， 振动是由齿轮自身的刚度引起的。 所以说，齿轮在跑合的过程中和在正常的运行时的状态出现故障是不一样， 再次出现故障的时候根据齿轮的噪声和振动能够很好地分辨出来。 因此我们可以从齿轮在跑合过程中发生的振动频率来判断齿轮在跑合过程中是否发生故障。 齿轮在跑合过程中出现故障时齿轮发出的信号特征可分为时域特征和频域特征。

1、齿轮在正常跑合过程中齿轮的时域特征与频域特征

齿轮在正常的跑合过程中齿轮的时域频率为周期性的衰减波形为正弦波形。 正常的工作时的频域特征则为反映在功率上既有齿合频率又有高次谐波，但是以齿合平率为主要特征，高次谐波也是有规律的其高次谐波依次减小。

2、齿轮在跑合过程中出现故障时齿轮的时域特征与频域特征

齿轮在跑合过程中出现故障时的磨损和润滑油的和长时期的高负载的情况下发生的所以其的时域特征和频域特征与在正常的时候不一样。 在时域特征中由于轮齿的破损其中的正弦频率和齿合频率遭到破坏出现低频频率这样就会听到刺耳的声音。 在频域特征中高频谐波增大，当磨损到相当严重之后就会出现高频谐波出现不规则的跳跃。

五、 齿轮跑合过程中的故障识别的方法

我们通常可以采用一下这几种方法来识别齿轮在跑合过程中的故障（1）细化谱分析法采用细化分析法放大了其在发生故障时的特征。（2）高频分析法 当齿轮在受到损伤时会承受不同的衰减频率当我们利用已知的固有的频率来分析齿轮的状态这样就判断齿轮是否发生损伤。（3）倒频谱分析法 这种方法可也可以称为二次频谱分析，将时域输出的信号设为a，功率谱密度函数为Sx(f)再进过傅里叶反变化并再一次的平方就可以得到所需的平率函数。 表达式C(q)={F^-1[logSx(f)]}^2

六、 齿轮故障诊断的应用

首先应该先进行两类信号进行仿真， 用这两种信号来验证双谱仿真。可以更好地将双谱仿真应用到齿轮故障的诊断中。来判断齿轮在跑合过程中的故障发生的原因。 这样就方便处理跑合中的故障。 齿轮在运转过程当中，由于制作的不精良，操作和维护的管理不善，会产生各种形式的不正常，当然具体的还有齿轮的材料，还有运转状况等其他因素有关。 那么研究齿轮故障最好的方法就是模拟故障研究。 这个应该是最好的研究方法。

七、 齿轮跑合过程中的故障的处理

在齿轮跑和过程中的齿轮难免会出现齿轮的磨损和破坏。那就看怎么处理了。 在齿轮跑何种发现故障，有上述的几种方法检测出哪个齿轮出现磨损并对其修复或者是更替。 当齿轮的啮合表面磨损时，应用油石将其打磨光滑去掉毛刺同时，调换齿轮的啮合方位， 是原来不吻合的地方能够完全吻合使其能够正常的运转。 而由于化学腐蚀时齿轮损伤的话就，换齿轮是能够正常的运行。 不过为了避免同样的事发生就应该解决这样的问题，防止轮齿再次的氧化。 对于齿面胶合和擦伤，正是因为齿轮的负载过大而引起齿轮的胶合和擦伤， 当发现时因尽快的减轻齿轮的负载使其不再处于胶合的状态。 并且将齿轮卸下进行打磨之后重新安装使齿轮能够正常的跑合。 当齿轮的疲劳损伤和剥落使残剩的故障时我应该对齿轮进行跟换和打磨。 以确保齿轮跑和的正常运行。

结束语：

在齿轮跑合过程中要知道跑合过程中所出现的故障有齿面胶合和擦伤还有就疲劳损伤和剥落， 在跑合过程中大部分故障的原因是因为齿轮的原因因此要学好保养齿轮和齿轮的修复，认知齿轮在跑合过程中出现故障的特征， 掌握识别故障的有效方法。更重要的是精通处理故障的方法。解决在齿轮在跑合过程中的故障。

[1]苏杭.机械设备状态监测与故障诊断1999

[2]张绍甫.机械零件1995

[3] 齿轮跑合过程中的故障识别及处理 易峻坚 安徽冶金科技职业学院学报2010 年第二期

[4] 唐怀平,赵尉斌∶大型主整流变压器的电气安装 中国计划出版社,1997