江苏省太湖地区水利工程管理处 江苏苏州
关键词: 齿轮 磨损 润滑
卷扬式闸门启闭机在各类水利、水电工程中已得到了广泛的运用，具有适用范围广、启闭速度快、养护维修便利等优点。一般来说其末级传动机构均为低速重载运行的开式齿轮，在经过长期运转后往往由于磨损严重导致齿厚减薄从而给启闭机的运行带来安全隐患，甚至在受到过载冲击后造成轮齿折断引发重大设备事故。因此分析齿轮磨损的成因和如何采取有效的防治措施是很值得我们探讨的一个课题。现以常熟水利枢纽的QPK2×250型节制闸启闭机为例，我们就开式齿轮的磨损形式、成因及预防措施作一些简要的分析。
（一）磨损类型及成因
根据开式齿轮低速重载的运行特性，结合现场观测检查的实际状况，分析常见的齿轮磨损形式主要有如下几种：
1、磨料磨损
齿面磨损主要有磨料磨损和低速磨损两种。开式齿轮往往由于外部无有效防护导致灰尘、异物极易落入啮合的齿面，从而起齿面磨料磨损，且在运行过程中由于磨损产生的细小金属屑如不及时清理，将导致磨损的加重，并形成磨损不断加剧的恶性循环。此外，由于齿轮圆周速度过低，相啮合的齿面间的弹性流体动力膜厚度较小，会引起齿面材料的连续性磨损，这称为低速磨损。
齿面磨损造成齿厚减薄，侧隙增大，齿廓形状破坏，工作时产生冲击、振动和严重噪声，缩短了齿轮的工作寿命。应当指出，磨料磨损是开式传动齿轮的主要失效形式。
齿轮接触部位由于磨损与非接触部位出现的明显过渡
2、齿面胶合
齿面胶合是指相啮合的齿轮齿面材料在较大的法向力作用下产生粘着，在齿面相对运动时，硬齿面将软齿面材料撕扯下来而造成的一种严重粘着磨损现象。开式齿轮表面一般发生的是冷胶合现象，即啮合处局部压力很高但是速度很低致使接触齿面间表面膜次破而粘着。
齿轮表面由于胶合出现的纵向撕纹
3、塑性变形
齿轮啮合时在大应力作用下，轮齿相互碾击和冲击，导致轮齿表面和次表面材料出现明显的塑性流动，轮齿在节线处被挤出脊棱，轮齿端面出现飞边，齿顶被严重滚圆。一般来说，开式齿轮的塑性变形还是以冷塑性变形为主。
齿轮接触表面出现的塑性变形
4、疲劳点蚀
齿轮在长期运行后由于交变应力作用在轮齿表面会形成细小疲劳裂纹，在充分润滑的情况下，进入裂纹的润滑油脂形成高压导致裂纹扩展使该处材料脱落，形成麻点状小坑的齿面疲劳损伤，且扩展到一定程度后会导致齿面材料破裂发生成片的剥落，这种现象一般发生在节线附近的齿根表面上。疲劳点蚀同样会造成齿轮运转不良和噪声增大。
在我们现场对开式齿轮的检查中发现，疲劳点蚀导致的麻坑和剥落现象在轮齿表面并不明显，我们分析认为这是由于在疲劳点蚀发生的过程中其他磨损现象同时也在发生，疲劳点蚀尚未形成明显的表面特征这一层轮齿材料就已被磨损掉了。但是，疲劳点蚀还是应该被认为是导致开式齿轮磨损的原因之一。
还有非常重要的一点应该指出，启闭机安装质量和轴承配合间隙的偏差是导致开式齿轮出现非正常磨损的重要原因之一。启闭机安装质量不符合要求，或者轴承由于润滑不良磨损导致配合间隙加大，会导致运行中轮齿有效接触面积减小，局部接触应力过大，从而加剧以上几种磨损现象的发生，导致开式齿轮出现更加严重的磨损。
（二）有效减轻齿轮磨损的措施
根据现场的运管经验结合现代机械、润滑技术，我们认为有如下能够有效减轻齿轮磨损的措施：
1、根据设备的实际运行工况或预计运行工况，对齿轮的加工工艺和材质选择进行合理的配置，如适当提高齿轮加工精度、减小齿面粗糙度、避免齿面缺陷、选用合适的齿轮材料及大小齿面软硬搭配、适当的表面热处理及增加硬化层深度、采用合理变位等，均有助于减轻以上种种齿轮磨损状况的发生；
齿轮表面存在的铸造缺陷
2、采取合适的润滑措施也是减轻齿轮磨损的重要手段之一。开式齿轮润滑的传动一般是全损耗型的，补充到齿面的润滑油脂会由于齿面压力被挤出，在齿轮表面只有薄层覆盖膜，这样齿轮只能长期处在边界润滑条件下。因此选用较高粘度和附着力的润滑油脂，能够有效改变齿轮的润滑状况，同时添加适当的极压添加剂、抗胶合添加剂、减摩剂能有效减轻点蚀、齿面胶合、磨料磨损状况的发生；提高养护水平，定期清理齿轮表面，去除失效的润滑油脂、金属微等杂物；及时修整粗糙的磨损面、飞边等，都能有效的减轻齿面的磨损。同时在运行过程中我们还应该定期、定量检测齿轮磨损量，检查齿轮啮合情况及轮齿表面状况，以便及早发现异常磨损并分析原因、采取措施。
论文作者:陈耀明
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
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