农业机械齿轮的失效判定与维护

王荣景　王建勇　王荣智

（拖拉机股份有限公司中小轮拖装配厂）

摘　要：在农业机械中齿轮传动属于Z重要的传动方式，对齿轮产生影响的因素有很多，从整体的构成上来看主要有齿轮箱、轴承以及轴等零件，从零件的制造精度、装配精度来看,零件的设计与选材、热处理有关，使用与齿轮的保养和润滑有关。农业机械的齿轮传动率比较大，经常会在大负荷、低速的情况下运转，工作条件比较苛刻，保养也不够规范，很容易导致齿轮传动失效，出现故障。文章针对农业机械齿轮的失效判定以及养护方式进行了分析，以供参考。

关键词：农业机械；齿轮；失效判定；维护

在农业机械中齿轮传动属于Z重要的传动方式，对齿轮产生影响的因素有很多，从整体的构成上来看主要有齿轮箱、轴承以及轴等零件，从零件的制造精度、装配精度来看，零件的设计与选材、热处理有关，使用与齿轮的保养和润滑有关。农业机械的齿轮传动率比较大，经常会在大负荷、低速的情况下运转，工作条件比较苛刻，保养也不够规范，很容易导致齿轮传动失效，出现故障。文章针对农业机械齿轮的失效判定以及养护方式进行了分析，以供参考。

01　齿轮失效的原因

1.1 齿牙折断

1）过载折断。机械齿轮出现短期超载、过载，或者接触线载荷集中现象比较严重，都可能导致齿轮出现过载折断的现象。过载出现以下几种情况可能会导致齿轮断裂：因轴承损坏导致齿轮的负荷过载；突然出现冲击过载荷；两个配对齿轮之间出现异物导致过载负荷；轴本身的弯曲导致过载荷。过载导致齿轮折断时，断面呈粗晶粒状，这种情况通常在高硬度的钢制齿轮或者铸铁齿轮中出现，Z终导致齿轮断裂。 

2）疲劳折断。一旦齿根处的材料交变能力达到疲劳极限，齿根圆角就会出现疲劳裂纹，裂纹会迅速扩大，Z终导致齿轮出现弯曲折断的情况。斜齿圆柱齿轮与人字齿轮之间出现接触线倾斜，两种齿轮出现齿根裂纹通常顺着倾斜方向扩展，出现折断的面比较光滑，可以从裂纹的周围看到贝壳式的花纹。

1.2 齿面胶合

在齿轮低速传动的情况下，齿轮本身的接触不好或者齿面的形状不规则，导致正常的齿面局部压力太大，无法在齿轮表面形成润滑油膜，或者润滑本身的黏度太低，形成的油膜厚度不够，导致齿面之间的金属直接产生接触，局部高温而熔焊，同时顺着滑动的方向而撕裂产生沟痕，这就是冷胶合。齿面胶合情况通常出现在调质齿轮的传动过程中。在齿轮的高速重载情况下，可能导致局部温度瞬间升高，进而导致油膜发生破裂，两个接触面的金属发生熔焊，同时顺着滑动的方向撕裂而产生沟痕，这就是热胶合。

1.3 齿面磨损

齿面磨损可定义为轮齿接触表面材料发生耗损。如果啮合区里混入灰尘或脏东西，那么在滑动速度下，齿面也会受损，这样的磨损被称为磨粒磨损。齿厚磨损现象过多会导致折断现象，根据磨损的机理将磨损划分为磨料磨损、刮伤、腐蚀磨损以及润滑油不足导致的磨损等。其中，毁坏性磨损通常是润滑油的使用出现问题或者设计的齿轮与齿轮本身的选材不当导致的。

1.4 齿面烧伤

齿面烧伤主要是过载、超速或选用的润滑油不合适而导致过度摩擦，进而引起局部温度升高造成的。局部温度过高可以使淬火钢变色、过回火或出现重新淬火的情况，发生烧伤的位置出现疲劳失效的速度也会加快。

1.5 齿面塑性变形

在重载荷的影响下，表面金属的屈服会让表面产生塑性变形，短时间的过载或齿面摩擦系数增大，会导致软齿面的表层金属顺着滑动方向流动，进而出现塑性变形的情况。齿轮工作面出现塑性变形后，形成的外形特征主要是起皱变形、波纹变形以及压塌和飞边变形。在齿轮齿面发生塑性变形的主要原因是热处理不当、过载以及润滑不当。

02　传动齿轮的正确保养方式

2.1 选用正确的润滑油

在齿轮的传动中，润滑油属于不可缺少的润滑介质，能对轮齿起到保护作用，进而避免出现损伤。传动齿轮对润滑油的黏度有特殊要求的，如果黏度太低，会无法形成保护膜，对轮齿的啮合面也起不到保护作用；黏度过高，会导致传动齿轮失去摩擦，气温太低的情况下也无法启动。此外，在强载高速运转的情况下，齿轮表面的油温太高很容易导致氧化和变质，在高温的情况下齿轮油具备良好的抗氧化安定性能，必须用标准规格的润滑油，确保齿轮的抗氧化性。

2.2 确保齿轮表面的洁净

在使用农业机械以及大型的农用设备时，要避免出现过载的情况，确保齿轮的传动系统的封闭性，进而避免齿轮箱中进入硬物和灰尘。

2.3 配件更换要选择原厂件

非原厂件因为加工方式、生产标准以及选择的材料不同，所出厂的配件可达不到要求，维修之后也达不到?来的效果，很有可能在使用过程中出现故障。在选择齿轮的时候一定要注意齿轮表面的粗糙度。相关研究发现，低速重载的齿轮表面粗糙程度会给齿轮表面造成较大的磨损，初始零件表面的粗糙程度越高。发生磨损的机率也越高，一定要选择表面光滑的齿轮。 

03　结束语

在对农业机械失效齿轮进行更换和维护之后，必须做好磨合再进行使用，确保使用过程中不会产生磨损。此外，要不断改善新齿轮的表面质量，提升齿轮的承载能力和耐磨性，进而延长农业机械的使用寿命。

来源：《南方农机》2019年14期