机械轴承和齿轮的失效原因及解决方案

姚少华

（大同煤矿集团机电装备力泰有限责任公司， 山西 大同 037036）

引言

对于工业生产活动而言，机械设备是一项非常关键的内容，而轴承和齿轮作为机械设备的重要组成部分，其能否正常运行，将会对机械设备的效用发挥造成直接的影响，但机械设备在长期运行当中，出现轴承及齿轮失效的情况是不可避免的，想要有效降低这些零部件失效的影响，还需要相关维护人员对失效的原因进行全面的了解，以此为基础，制定解决方案，才能确保机械设备的运行质量。

1 轴承失效原因和具体表现

1.1 磨损失效

机械运行期间，轴承零件相互摩擦是不可避免的，而长时间的摩擦会造成磨损问题，随着磨损问题的加剧，会使轴承的形状以及尺寸出现变化，同时会降低轴承表面的光滑程度，影响轴承的运行精度。特别是在轴承接触面出现受力不均或者是轴承零件之间有异物进入的情况下，还会加快零部件的磨损速度。

1.2 断裂失效

通常轴承在运行期间会受到外部载荷作用的影响，但由于轴承自身的承受能力有限，如果外部载荷作用超过轴承的承受限度，就会造成轴承断裂的情况，而之所以会出现这种情况，主要有以下原因：一是轴承安装缺乏合理性；二是轴承质量不合格，或者是之前受到损伤，存在缩孔以及裂纹等问题；三是部分轴承零件在制造期间，出现小裂纹、局部烧伤或者是生产过热的情况，在这种情况下，受到外力的影响，就容易产生断裂失效的问题。

1.3 腐蚀失效

对于机械设备而言，其运行环境也是造成轴承失效的重要原因之一，其中最容易造成轴承失效的原因就是腐蚀失效。这种失效问题主要是由于设备运行环境当中存在腐蚀性物质，在腐蚀物质接触轴承零部件以后，会使轴承表面受到腐蚀，在轴承表面产生蚀坑，导致轴承表面逐渐变得粗糙、脆硬，进而出现失效的情况。

1.4 接触疲劳失效

这种失效问题较为常见，主要是轴承表面受到交变应力影响产生裂纹，在应力作用较强的情况下，还可能造成断裂的情况。

1.5 游隙变化以及塑性变形失效

外界因素是造成这两种失效问题的主要原因，在温度或者是外力作用的影响下，轴承就会出现塑性变形以及局部变形的情况，若塑性变形较为严重，就会造成轴承失效。而轴承在正常运行过程中，受到外部环境的影响，会使轴承零件间的配合间隙发生变化，不仅会降低轴承的精度。同时，还会存在轴承零部件之间出现咬死的情况，进而造成游隙变化失效。

2 齿轮失效原因和具体表现

2.1 磨损失效

这种齿轮失效情况较为复杂，涉及到轻微磨损、胶合磨损、腐蚀磨损以及过度磨损等情况。其中，轻微磨损主要是由于使用齿轮的过程中，应用的润滑剂质量不佳，齿轮工作载荷超标或者是工作速度和齿轮粗超度存在不匹配的情况；而过度磨损则是由于未能对齿轮进行有效的润滑，且运行空间未能做好密闭工作，导致机械设备在运行过程中出现严重的振动问题，而振动会形成一定的冲击载荷，加速齿轮的磨损，最终造成过度磨损。而胶合磨损同样是造成磨损失效的重要因素，其在机械齿轮运行期间较为常见。所谓的胶合磨损，实际就是齿轮在运行期间受到压力影响，在其齿面产生黏着问题，而齿轮咬合期间，齿面金属灰会被逐渐剥落，进而产生严重的胶合磨损问题，胶合磨损主要是没有做好齿轮润滑工作，齿轮润滑程度无法满足实际工况的要求，这时就容易产生胶合磨损问题。此外，若齿轮运行期间啮合速度过快，或者是受到的应力影响较大，容易使齿轮局部出现温度过高的问题，在这种情况下长期运行，非常容易造成严重的胶合磨损问题。而腐蚀磨损则是与轴承的腐蚀失效原理类似，主要是受到运行环境影响，齿轮与化学物质产生反应，出现腐蚀磨损。

2.2 折断失效

在齿轮失效问题当中，折断失效较为常见，若齿轮表面较为粗糙或者是齿根圆半径相对较小，在受到交变应力影响的情况下，就容易在齿轮的齿根处出现严重的损伤，特别是在啮合时，如果存在异物，更容易造成折断失效的问题。

2.3 塑性变形失效

若用于制造齿轮的材料存在硬度不足的问题，且齿轮啮合过程中存在较大的接触应力，在没有有效润滑的情况下，齿轮就非常容易产生塑性变形，而塑性变形会造成齿面爬行的情况。在降低齿轮运行速度的同时，产生振动，影响齿轮运行的稳定性，进而引发鳞皱问题。另外，齿轮在重载工况下，其接触应力会有所提升，加之没有良好的润滑以及齿轮转速太慢，就容易造成起脊的问题。

2.4 疲劳失效

若齿轮材质不佳，或者是表面过于粗糙，在啮合过载的情况下，容易出现齿轮点蚀的情况，且在齿轮啮合期间，会增加相应的应力作用。在这种情况下，齿轮的运行方向及速度也可能会出现改变，进而对滑油膜的形成造成不利影响，引发疲劳失效的问题。

3 解决机械轴承及齿轮失效的具体方案

3.1 做好相关设计工作

分析机械抽成及齿轮失效的原因可以发现，设计问题是造成失效问题的主要原因之一，因此，相关设计人员在对机械轴承以及齿轮进行设计的过程中，必须要对造成失效的各项原因进行综合的考虑，利用科学严谨的设计，尽可能的减少轴承及齿轮中的设计缺陷，避免由于齿轮设计质量不佳，造成失效问题。除此之外，机械轴承及齿轮在运行期间往往需要承受较大的工作载荷。因此，在进行设计时，还要考虑到运行环境对于零部件工作性能的影响，要结合机械的工作环境，选择适合所处工作环境的材料进行设计，避免材料受到腐蚀或者是出现磨损、断裂等情况造成失效问题[1]。

3.2 强化保养维护工作

相关人员应该认识到，维护保养工作的质量也是造成轴承、齿轮失效的主要原因之一。因此，在对机械进行使用的过程中，必须要对机械的轴承以及齿轮加强保养和维护，除了要选择质量较好的润滑油，做好零部件润滑工作以外，还要对受损的零部件进行及时的更换，避免受损零部件在长期运行的情况下出现失效的情况。与此同时，保养维护人员在日常工作中，还要对各零部件之间的异物及污物进行及时的清理，使轴承以及齿轮的工作环境能够得到有效的改善，避免各种失效隐患的出现[2]。

3.3 应用先进诊断方法

想要将机械当中的轴承、齿轮失效问题有效解决，除了要对各种失效原因进行全面的了解以外，相关单位还要对先进的诊断方法进行积极的引入，要通过高新技术，将各项故障隐患问题及时发现，确保各项隐患能够被及时清除，避免出现失效的情况，除此之外，还要利用集成化以及智能化的诊断手段，对故障位置进行准确的判断，以此来保证失效问题处理效率，保证机械的运行效益[3]。

4 结语

能够造成机械轴承和齿轮失效的因素有很多种，而机械轴承以及齿轮的失效会对机械的运行安全以及运行效率造成巨大的影响。因此，必须要对机械轴承和齿轮失效问题保持高度重视，在充分了解其失效原因的基础上，对各种解决方案进行科学的应用，从而为机械的平稳、高效运行提供支撑。