做機(jī)器故障診斷要掌握故障特征，還需要了解故障機(jī)理。本文對(duì)齒輪磨損模式，故障類型包括齒面疲勞、塑性變形、齒破碎和其它損傷進(jìn)行了整理，配合圖片加深理解。

齒輪磨損是齒輪接觸表面的材料摩擦損耗，類型有：輕微磨損，中等磨損，過(guò)度磨損，磨粒磨損，腐蝕磨損，膠合，無(wú)光澤，中度膠合，破壞性膠合，局部膠合，齒頂齒根干涉。

輕微磨損

輕微磨損是一種非常緩慢的磨損現(xiàn)象，它是由運(yùn)行過(guò)程中金屬間的相互接觸造成的。這種磨損使齒輪表面光滑更加適合運(yùn)行。

中等磨損

中度磨損一般由潤(rùn)滑油（脂）量少引起，油膜的厚度對(duì)于負(fù)載來(lái)說(shuō)太薄。它也可能由潤(rùn)滑系統(tǒng)中參雜的污染雜質(zhì)引起。許多齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)在這種情況下運(yùn)行。

過(guò)度磨損

過(guò)度是中度磨損發(fā)展而來(lái)，當(dāng)一定數(shù)量的材料從齒面上磨掉，這時(shí)就到了過(guò)度磨損的階段。節(jié)線附近伴有明顯的點(diǎn)蝕現(xiàn)象。

磨粒磨損

在磨粒磨損中，接觸表面將有整圈的、徑向劃痕標(biāo)記或溝槽現(xiàn)象。外面進(jìn)入到潤(rùn)滑系統(tǒng)中的雜質(zhì)將引起磨粒磨損。

腐蝕磨損

腐蝕磨損是由化學(xué)成分造成的齒表面磨損，一般由潤(rùn)滑油中的活性組分造成，例如：酸、水分、極壓添加劑。

膠合

膠合是由于嚙合的齒輪局部過(guò)熱導(dǎo)致齒面間的油膜消失使兩齒面的金屬直接接觸、磨損的結(jié)果。

無(wú)光澤

齒表面無(wú)光澤一般由潤(rùn)滑不良導(dǎo)致嚙合產(chǎn)生的熱量引起。潤(rùn)滑油膜厚度在嚙合產(chǎn)生的熱量和旋轉(zhuǎn)齒輪產(chǎn)生的大部分熱量作用下變薄。

中度膠合

中度膠合顯示的是典型的齒輪磨損模式，一般發(fā)生在齒頂或齒根或兩者兼有。一般由潤(rùn)滑失效導(dǎo)致嚙合產(chǎn)生的過(guò)多的熱量引起。

破壞性膠合

破壞性膠合是沿滑動(dòng)方向呈明顯的粘撕溝痕的齒輪故障，一般由潤(rùn)滑不充分、工作溫度過(guò)高、齒面接觸應(yīng)力或速度過(guò)高等原因引起的過(guò)熱所造成。當(dāng)潤(rùn)滑失效時(shí)，熔焊和撕裂迅速毀壞齒廓。

局部膠合

局部膠合發(fā)生在相接觸齒面的局部區(qū)域上，一般是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)造成局部載荷集中的結(jié)果。

齒頂齒根干涉

齒頂齒根干涉是膠合的一種，齒根附近的齒廓顯示出明顯的脫落并且可能常常顯示出破壞性的徑向劃痕。

齒面疲勞是由齒輪表面或次表面的交變應(yīng)力超過(guò)材料的許用應(yīng)力而導(dǎo)致的材料失效引起的。齒面疲勞的顯著特點(diǎn)就是齒面金屬脫落形成的凹坑。齒面疲勞的類型有：點(diǎn)蝕，早期點(diǎn)蝕，破壞性點(diǎn)蝕，剝落，齒面塌陷。

早期點(diǎn)蝕

早期點(diǎn)蝕的特點(diǎn)是出現(xiàn)0.15 到0.3 英寸的小坑，一般發(fā)生在局部應(yīng)力過(guò)高區(qū)。是由相互嚙合的齒面貼合不良引起的。

破壞性點(diǎn)蝕

破壞性點(diǎn)蝕的特點(diǎn)是齒面表面的麻點(diǎn)比早期點(diǎn)蝕的大而深。破壞性點(diǎn)蝕通常是由齒面應(yīng)力過(guò)高而早期點(diǎn)蝕不能緩解的結(jié)果。

剝落

剝落只發(fā)生在完全硬化，或通常情況下淬火鋼，由于熱處理使表面或次表面產(chǎn)生裂紋或內(nèi)部應(yīng)力過(guò)高造成的。

齒面塌陷

齒面塌陷是超過(guò)材料的極限應(yīng)力造成的次表面疲勞失效。

塑性變形是齒面在冷態(tài)下，由高接觸應(yīng)力和齒面在嚙合中的滾動(dòng)和滑動(dòng)造成的。塑性變形的類型有：起脊，碾擊塑變，鱗皺。

碾擊塑變

碾擊塑變一般是齒在高負(fù)載下滑動(dòng)和不合適的齒產(chǎn)生的沖擊載荷共同作用的結(jié)果。

鱗皺

鱗皺是一種呈魚(yú)鱗狀皺紋的齒面塑性變形，這種皺紋垂直于滑動(dòng)速度方向。它一般發(fā)生在硬齒面上。通常是潤(rùn)滑不良、重載或振動(dòng)的作用下，工作齒面間產(chǎn)生“爬行”的結(jié)果。

起脊

起脊是由于齒面間的磨損和表面或次表面材料的塑性流動(dòng)形成的深脊。它通常和重載和潤(rùn)滑不良有關(guān)。除非材料還有能力進(jìn)行表面硬化否則齒輪會(huì)完全失效。

破碎是指整個(gè)齒或齒的主要部分的破裂，可能是由過(guò)負(fù)荷，或者齒所受的周期性應(yīng)力超過(guò)了材料的耐受極限。有三種類型：過(guò)載破碎，彎曲疲勞破碎，隨機(jī)破碎。

彎曲疲勞破碎

般源于齒根部的裂紋，大部分故障是由齒負(fù)荷過(guò)載引起的，其導(dǎo)致根部應(yīng)力高于材料的耐受極限。

過(guò)載破碎

是一種纖維狀破裂，有被拉或撕開(kāi)的痕跡?？赡茉从谳S承抱軸，被驅(qū)動(dòng)設(shè)備故障，外界物質(zhì)進(jìn)入齒嚙合，或者由于故障軸承導(dǎo)致的突然不對(duì)中。

隨機(jī)破碎

通常由齒的缺失引起，其導(dǎo)致高的應(yīng)力集中于一個(gè)特定區(qū)域。

其它損傷是由一些其它原因?qū)е碌凝X輪失效，這些原因可能是處理不當(dāng)、環(huán)境因素或偶然事件等。例如：淬火裂紋，磨削裂紋，輪緣和輻板損傷，電蝕。

淬火裂紋

淬火裂紋是由于淬火過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)大內(nèi)應(yīng)力造成的。

磨削裂紋

磨削裂紋主要是由于磨削過(guò)程中引起的，通常是磨削技術(shù)或熱處理不當(dāng)引起的。

輪緣和輻板損傷

輪緣和輻板損傷通常發(fā)生在兩相鄰齒之間的齒根部。輻板裂紋是由輻板中的井造成的應(yīng)力集中或輻板振動(dòng)引起的。

電蝕

電蝕損傷引起的小坑均勻的分布在界定好的齒的表面上。這些小坑是由雜散電流放電或電流通過(guò)快速離合的嚙合齒面向接地零電位流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。

齒輪潤(rùn)滑的基本作用是盡可能地保持嚙合的齒表面分離，由于這個(gè)目的從未完全達(dá)到，則潤(rùn)滑劑不能達(dá)到這個(gè)理想狀態(tài)的程度將由齒損壞的類型和程度反映出來(lái)。 

工作中的齒輪齒總會(huì)磨損，可期望的最好狀態(tài)是“正常”磨損。這個(gè)術(shù)語(yǔ)是不準(zhǔn)確的，它通常會(huì)隨齒輪類型和應(yīng)用的不同而變化很大。但是可以將其理解為一個(gè)足夠低磨損率，導(dǎo)致可接受的壽命、不太可能發(fā)生災(zāi)難性磨損。 

研磨磨損用于描述齒表面以比正常磨損高的多的速率的連續(xù)磨損。油液中堅(jiān)硬的固體顆粒污染通過(guò)刮劃齒表面產(chǎn)生這種類型的磨損。細(xì)微顆粒的研磨可導(dǎo)致明顯的表面磨光。 

研磨磨損齒表面接觸的程度一般不足以引起熔著磨損，即焊接然后撕下剝片。熔著導(dǎo)致非常粗糙的表面，產(chǎn)生高速率的齒表面金屬剝離。這是潤(rùn)滑失效的一個(gè)指示，唯一可用的補(bǔ)救方法是更換損壞的齒輪。油中使用 EP 添加劑可防止熔著；齒輪硬化，整體硬化或表面硬化，有助于承受高的齒間載荷。 

熔著總是開(kāi)始于齒的端部（即在頂部和根部）并向節(jié)線方向發(fā)展。在這些點(diǎn)滑動(dòng)速度最大，因此接觸溫度最高。在節(jié)線點(diǎn)齒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是純滾動(dòng)，因此很少熔著，即使有很大過(guò)載荷存在。 

當(dāng)齒載荷過(guò)載時(shí)，常見(jiàn)表面點(diǎn)蝕發(fā)生。由于節(jié)線上的齒接觸為純滾動(dòng)，點(diǎn)蝕更容易在齒的這個(gè)區(qū)域突發(fā)，并且通常是在過(guò)載引起齒頂和齒根區(qū)域熔著之前發(fā)生。如果齒是硬化的，并且使用 EP潤(rùn)滑油減少熔著傾向，在比熔著發(fā)生較低的載荷下，點(diǎn)蝕可能在齒頂和齒根發(fā)生。 

點(diǎn)蝕是一種疲勞現(xiàn)象，發(fā)生于承受重復(fù)周期應(yīng)力的材料表面。事件的順序以表面出現(xiàn)裂紋開(kāi)始，當(dāng)在負(fù)荷下齒表面相互滾過(guò)，潤(rùn)滑劑在裂紋中產(chǎn)生壓力而放大這些裂紋。初始裂紋由于齒表面在滾動(dòng)作用下變形而發(fā)生，因此，表面的局部應(yīng)力在咬入期間較高，如果該過(guò)程延長(zhǎng)，可能突然發(fā)生節(jié)線處點(diǎn)蝕。以這種方式發(fā)生后，點(diǎn)蝕或者依靠型鍛或研磨過(guò)程被“治愈”，或者如果表面應(yīng)力足夠高，它將擴(kuò)展到齒頂和齒根。后一種情形點(diǎn)蝕稱為“進(jìn)展性點(diǎn)蝕”，但是通常不可能從初始點(diǎn)蝕預(yù)測(cè)它是否為進(jìn)展性。可能的情況下，減小負(fù)荷將延遲點(diǎn)蝕的發(fā)作，一定程度增加油的粘度也起到同樣作用，前者的作用將較大。 

渦輪的點(diǎn)蝕是一個(gè)相當(dāng)常見(jiàn)的現(xiàn)象，通常鋼材料蝸桿和青銅蝸輪組合，一般不影響運(yùn)行。