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制动器常见故障及处理措施

发布时间:2020-08-04来源:点击:140

    经过中实洛阳机械工程科技有限公司多年的实践,我国矿井提升机减速器从设计\工艺\制造到检测已形成了一套完整的体系,产品型谱在不断扩大,产品的性能\效率\寿命以及安全性均有大幅度提高。尽管如此,由于影响减速器寿命的因素比较复杂,包括设计结构\材质\加工状况\装配精度\润滑状态\运行工况\使用维护方法等,其中任何一个因素被忽略,减速器在使用状态下都可能产生不同类型的故障。根据失效统计,在传动装置中齿轮失效占失效总数的60%左右,其余为轴承失效\润滑油泄露\箱体的变形即减速器在使用中的震动等。

 1齿轮的损伤与失效及处理

  齿轮是减速器中的重要零件,矿井提升机减速器齿轮类型一般为:直齿圆柱齿轮\斜齿圆柱齿轮\人字齿圆柱齿轮等。齿轮类型和轮齿咬合特点决定了齿轮运转特性,也决定了齿轮的不同失效形式。经过一段时间段的负荷运转,齿轮损伤量的积累达到某一界限,即丧失了对其规定的某种功能,这时就发生了某种类型的齿轮失效。失效类型由失效齿轮的形貌特征\失效过程和失效机理来确定。齿轮的失效和损伤分为:裂纹,断齿,齿面疲劳,齿面损耗,胶合,永久变形等六大类。矿井提升机减速器齿轮的损伤也不例外。

1)裂纹

  齿轮裂纹一般在轮齿,轮缘,轮毂,轮辐等部位发生。齿轮的裂纹按其形成的特点可分为两大类:制造裂纹和使用裂纹。制造裂纹是由于齿轮生产工艺不当,引起材料缺陷,并且在一定的载荷条件下缺陷扩展形成齿轮裂纹;使用裂纹是齿轮在使用过程中产生并且扩展形成的齿轮裂纹。

  齿轮的制造应根据齿轮的饿结构特点采用成熟的制造工艺及相应的制造设备,以减低齿轮在铸造,锻压,焊接,热处理,机械加工过程中产生的制造内应力,减少齿轮产生制造裂纹的倾向。

  使用裂纹产生于齿轮结构的应力集中部位,是由于使用过程中此部位的交变应力水平大于材料的许用应力而导致裂纹的产生。这就要求齿轮设计有足够的安全系数,适当降低应力水平,减少齿轮产生使用裂纹的倾向。

  对于使用过程中产生的裂纹,中实洛阳机械工程科技有限公司临时处理办法为:将裂纹处金属打磨掉,使其周边圆滑,过渡,清除裂纹,防止裂纹扩展。并且与制造厂联系,分析原因,研究最终解决方案。

2)断齿

  断齿是指齿轮的一个或多个齿的整体或局部的断裂。齿轮的断裂按其形成的特点,可分为过载折断、塑变折断、疲劳折断等

  过载折断是由于严重过载时轮齿应力超过极限应力造成的轮齿折断。通常只在一次或几次严重过载时发生。有时,也由于过载产生的初始裂纹会缓慢扩展而折断。轮齿应力过高常常起因于载荷严重集中、突然冲击过载、轴承损坏、轴弯曲、较大硬物挤入咬合区等因素。在设计时应充分考虑严重过载的因素、掌握传动的载荷谱、优化齿轮参数、正确选择齿轮材料、控制齿轮计算安全系数及热功率值,并且采取监控与安全装置,监控齿轮工作温度,防止齿轮塑变。制造是控制材料及热处理质量、控制机械加工及装配质量。安装时保证接触精度,使用时防止较大硬物挤入咬合区,可以降低齿轮断齿现象的发生的可能性。在传动系统中设置安全装置,如使用安全联轴器,设计便于更换的传动轴,或者是电控系统中设置过载保护元件,都有助于防止过载折断的发生。

  塑变折断是由于应力集中严重超过材料强度或者是运转过热引起齿轮材料强度的降低,造成轮齿从整体塑变开始,最后折断。通常所有轮齿均遭损伤,并且殃及相连的齿体。

  疲劳折断的根本原因是轮齿在过高的交变应力的重复作用下,从危险截面(如齿根)的疲劳源开始的疲劳裂纹不断扩展,使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力,造成过载最终折断。疲劳折断的断面分为两个不同的区域:疲劳裂纹扩展区和过载最终折断区。疲劳折断的主要原因是设计时对载荷情况、齿轮制造水平考虑不充分,以及设计参数选择不当。

  对于使用过程中出现的断齿现象,一般应更换备件,并且与制造厂联系,分析原因,避免断齿事故的再次发生。

 

   3)齿面疲劳

  齿面疲劳是在过高的接触剪切应力作用下,在轮齿的表面、次表面或表层下产生疲劳裂纹并进一步扩展而形成的一种齿面损伤。其特征为齿面金属的遗失,并在齿面形成一些凹坑。齿面疲劳主要取决于相咬合齿面的接触应力和应力循环次数。对软齿轮齿轮进行跑合,扩大接触面,降低齿面粗糙度;对硬齿面轮齿进行修行,选择高性能极压润滑油灯措施都可以减少点蚀现象的发生。齿面疲劳一般有初期点蚀,扩展性点蚀、微点蚀、剥落等几种形式。

  初期点蚀是由于相咬合齿轮副齿形误差或齿向误差较大,造成齿轮局部过载,使齿面局部接触应力过高造成的。这时,齿面出现较小的麻点,且数目不多。对于软齿面,经跑合后,接触应力取向均匀,且微坑边缘逐渐钝化,麻点不再继续扩展;但对于硬齿面,初期点蚀有扩展的危险性。

  扩展性点蚀是由于齿轮齿面接触强度设计不够,材料,热处理、制造精度、装配精度达不到设计要求,齿面实际接触应力高于许用应力造成的。随着应力循环次数的增加,点蚀坑不断扩展。扩张性点蚀坑较初期点蚀坑大且深,呈内贝壳状。一般首先出现在节线附近的齿面上,主动轮齿上的点蚀坑从节线向齿顶方向扩展,被动齿轮上的点蚀从节线向齿根方向扩展,最终扩展到整个齿面上。伴随中点蚀的不断扩展,齿轮的动载、噪声、磨损也明显增大,导致齿轮失效。

  微点蚀是由于齿面粗糙度高,润滑冷却条件不良造成的。在损伤齿面上,肉眼可见为无光泽、雾状,放大后可见密密麻麻成片的微小蚀坑或裂纹。微点蚀严重时刻导致点蚀。初期的微点蚀可以通过抛磨消除。

  剥落是由于局部过载或材料缺陷、热处理硬度分布不均造成的。在损伤齿面上,材料成片状剥离齿面,形成浅平的,形状不规则的剥落坑。剥落坑比点蚀坑大,坑的边缘为脆裂断口。剥落通常发生在中硬齿面和硬齿面齿轮上。剥落也可由于点蚀坑边缘碎裂扩大连接而成,所以要对点蚀坑边缘进行钝化修磨,防止其碎裂扩大。

  对于使用过程中出现的点蚀现象,一般应分析齿轮已运行时间,如果已经达到设计寿命,应更换条件;若未达到设计寿命,应与制造厂联系,分析原因,以决定临时处理方法,继续使用,但要加强监测。中实洛阳机械工程科技有限公司临时处理方法一般为:将点蚀坑边缘打磨圆滑,并且(或)更换极压润滑油。


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