农机传动齿轮的失效判定与维护
刘继丰 孟令兵
齿轮是农业机械和拖拉机最主要的传动方式。农业机械和拖拉机齿轮传动的功率较大，大马拖拉机、大型作业机械功率都在100 kW以上，经常处在低速、大负荷甚至超负荷下工作，工作环境恶劣，保养不规范，因此齿轮传动故障是常见故障。
1.齿轮常见损坏形式
齿轮常见的损坏有严重磨损、疲劳剥落、腐蚀斑点及牙齿折断等。一般规律是直齿多于斜齿，滑动齿轮与套齿多于常啮合齿轮。齿轮的检验应尽量使用仪器、仪表及磁力探伤仪等工具。如果条件不具备时，也可用卡尺、齿规、样板及新旧齿轮对比等方法进行检验。
2.齿轮继续使用的标准
齿轮能够使用的，应尽量通过简单的修磨继续使用。这样，不仅节约材料，而且又能保证修理质量。检验时，应掌握以下标准：
（1）齿面上若有轻微斑点、剥落或边缘略有破损的，均可用油石或风动砂轮修磨后继续使用。
（2）斜齿、直齿齿轮的牙齿损伤（不包括裂纹），若沿齿长不超过1/6的、沿齿高不超过1/3的，可通过修磨继续使用；对于直齿锥齿轮沿齿高的损伤，若不超过齿长1/4、工作面上的打击伤和缺面积不大于20%的，可通过油石修磨继续使用。
（3）圆锥齿轮疲劳剥落的面积如不大于一个齿单面的1/4、牙齿损伤（不包括裂纹）不超过齿长的1/5和齿高的1/3、齿的端部缺损沿齿长方向不超过1/10和齿高方向不超过1/5的轻微损伤，均可通过修磨继续使用。但损伤的牙齿数目有要求：主动齿轮的损伤齿数不得超过3个，相邻的不得超过2个；从动齿轮的损伤齿数不得超过4个，相邻的不得超过3个。若损伤齿数的数目超过使用限度时，应更换新品。
（4）主、从动齿轮要成对使用和成对更换，不得单个更换。
（5）轮齿破碎主要是由于齿轮啮合间隙不符合要求，轮齿啮合部位不当或工作中受到较大的冲击载荷所致。若轮齿边缘有不大于2 mm的破碎，可用油石修磨后继续使用；若超过这个范围或有3处以上的这种小破碎，则应成对更换。
3.齿轮不能继续使用的标准
齿轮的损伤超过下列标准时，不得继续使用，必须更换新品；否则，将影响修理质量。
（1）齿轮出现裂纹，沿齿长磨损超过了原齿长的30%，滑动齿轮的损伤超过了原齿长的15%（应在齿高的2/3处测量）。齿厚的磨损最大限度超过0.40 mm。
（2）齿轮啮合面积低于齿面的2/3；运转齿轮啮合间隙一般应为0.15～0.26 mm，使用限度为0.80 mm；接合齿轮啮合间隙应为0.10～0.15 mm，使用限度为0.60 mm，可用百分表或软金属倾轧法测量。如果超过间隙，应成对更换。
（3）啮合套与套齿吻合后是全部轮齿参加传动，它不像齿轮啮合传动时仅两、三个轮齿负荷，故无齿轮破裂或牙齿脱落的现象。啮合套与套齿的磨损一般表现为齿长减短、齿端头斑痕、齿正压面呈现斜面、轮齿转动空量较大，甚至两齿面都出现台阶等。以上这些现象都是因为在这些挡位频繁换挡，强制套牙和套齿撞击及两齿面上的压力增大而造成的。
（4）变速器齿轮牙齿、啮合套套牙、套齿及滑键轴等的磨损和损坏是无法修复的。当啮合套与套齿的配合间隙已经超过0.50 mm，或啮合套沿齿长方向的最大磨损已超过15%，均应更换新品。这些齿轮是用优质钢材经单体锻压、热处理、精密机械加工而成的，即便一个机件上的局部损坏，也没有必要采取焊补或镶补的措施来修补。其原因，一是修复造价接近和等于成品造价，经济上不合算；二是修复后的精度很难保证，可靠性不大，因此啮合套与套齿损坏后只有更新。
（5）齿面上有较严重的疲劳剥落，剥落面积已超过了单齿面积的1/4，或者出现了大面积的腐蚀斑点及严重烧蚀的。
4.传动齿轮的正确保养
（1）正确选用润滑油。润滑油是齿轮传动中必不可少的润滑介质，它可以保护轮齿减少受损伤。传动齿轮对润滑油的黏度是有要求的，黏度过低不易形成油膜，起不到保护轮齿啮合面的作用；黏度大会增加传动齿轮摩擦损失，在较低气温下不易启动。另外，齿轮在强载高速运转过程中，油的工作温度很高，易氧化变质，齿轮油在高温下应该有良好的抗氧化安定性能，所以要使用规格标准的润滑油，以保证良好的抗氧化安定性。规格标准的润滑油不具有良好的防腐蚀、防锈性能，选用时要注意。
（2）在使用拖拉机、农业机械时要避免较大的过载，保证齿轮传动系统的封闭性，以免灰尘、硬物进入齿轮箱。
（3）更换齿轮时要购买原厂的配件，原厂配件是按制造拖拉机、农业机械整车用零件的材料、工艺标准生产制造的，与所要更换的零件质量完全一致。非原厂的配件其制造工艺、生产质量标准、材料选用与设计要求可能就会不一致，齿轮就达不到原厂零件的质量，用非原厂配件可能就会在使用中引发故障。在选择齿轮时特别要注意轮齿表面粗糙度，研究表明对于处在边界润滑状态的低速重载齿轮表面粗糙度对表面磨损影响较大，初始表面粗糙度高的磨损率高，初始表面粗糙度低的磨损率低，因此要选择表面粗糙度小的（表面光滑的齿面）的齿轮。
齿轮是农业机械和拖拉机最主要的传动方式。农业机械和拖拉机齿轮传动的功率较大，大马拖拉机、大型作业机械功率都在100 kW以上，经常处在低速、大负荷甚至超负荷下工作，工作环境恶劣，保养不规范，因此齿轮传动故障是常见故障。
1.齿轮常见损坏形式
齿轮常见的损坏有严重磨损、疲劳剥落、腐蚀斑点及牙齿折断等。一般规律是直齿多于斜齿，滑动齿轮与套齿多于常啮合齿轮。齿轮的检验应尽量使用仪器、仪表及磁力探伤仪等工具。如果条件不具备时，也可用卡尺、齿规、样板及新旧齿轮对比等方法进行检验。
2.齿轮继续使用的标准
齿轮能够使用的，应尽量通过简单的修磨继续使用。这样，不仅节约材料，而且又能保证修理质量。检验时，应掌握以下标准：
（1）齿面上若有轻微斑点、剥落或边缘略有破损的，均可用油石或风动砂轮修磨后继续使用。
（2）斜齿、直齿齿轮的牙齿损伤（不包括裂纹），若沿齿长不超过1/6的、沿齿高不超过1/3的，可通过修磨继续使用；对于直齿锥齿轮沿齿高的损伤，若不超过齿长1/4、工作面上的打击伤和缺面积不大于20%的，可通过油石修磨继续使用。
（3）圆锥齿轮疲劳剥落的面积如不大于一个齿单面的1/4、牙齿损伤（不包括裂纹）不超过齿长的1/5和齿高的1/3、齿的端部缺损沿齿长方向不超过1/10和齿高方向不超过1/5的轻微损伤，均可通过修磨继续使用。但损伤的牙齿数目有要求：主动齿轮的损伤齿数不得超过3个，相邻的不得超过2个；从动齿轮的损伤齿数不得超过4个，相邻的不得超过3个。若损伤齿数的数目超过使用限度时，应更换新品。
（4）主、从动齿轮要成对使用和成对更换，不得单个更换。
（5）轮齿破碎主要是由于齿轮啮合间隙不符合要求，轮齿啮合部位不当或工作中受到较大的冲击载荷所致。若轮齿边缘有不大于2 mm的破碎，可用油石修磨后继续使用；若超过这个范围或有3处以上的这种小破碎，则应成对更换。
3.齿轮不能继续使用的标准
齿轮的损伤超过下列标准时，不得继续使用，必须更换新品；否则，将影响修理质量。
（1）齿轮出现裂纹，沿齿长磨损超过了原齿长的30%，滑动齿轮的损伤超过了原齿长的15%（应在齿高的2/3处测量）。齿厚的磨损最大限度超过0.40 mm。
（2）齿轮啮合面积低于齿面的2/3；运转齿轮啮合间隙一般应为0.15～0.26 mm，使用限度为0.80 mm；接合齿轮啮合间隙应为0.10～0.15 mm，使用限度为0.60 mm，可用百分表或软金属倾轧法测量。如果超过间隙，应成对更换。
（3）啮合套与套齿吻合后是全部轮齿参加传动，它不像齿轮啮合传动时仅两、三个轮齿负荷，故无齿轮破裂或牙齿脱落的现象。啮合套与套齿的磨损一般表现为齿长减短、齿端头斑痕、齿正压面呈现斜面、轮齿转动空量较大，甚至两齿面都出现台阶等。以上这些现象都是因为在这些挡位频繁换挡，强制套牙和套齿撞击及两齿面上的压力增大而造成的。
（4）变速器齿轮牙齿、啮合套套牙、套齿及滑键轴等的磨损和损坏是无法修复的。当啮合套与套齿的配合间隙已经超过0.50 mm，或啮合套沿齿长方向的最大磨损已超过15%，均应更换新品。这些齿轮是用优质钢材经单体锻压、热处理、精密机械加工而成的，即便一个机件上的局部损坏，也没有必要采取焊补或镶补的措施来修补。其原因，一是修复造价接近和等于成品造价，经济上不合算；二是修复后的精度很难保证，可靠性不大，因此啮合套与套齿损坏后只有更新。
（5）齿面上有较严重的疲劳剥落，剥落面积已超过了单齿面积的1/4，或者出现了大面积的腐蚀斑点及严重烧蚀的。
4.传动齿轮的正确保养
（1）正确选用润滑油。润滑油是齿轮传动中必不可少的润滑介质，它可以保护轮齿减少受损伤。传动齿轮对润滑油的黏度是有要求的，黏度过低不易形成油膜，起不到保护轮齿啮合面的作用；黏度大会增加传动齿轮摩擦损失，在较低气温下不易启动。另外，齿轮在强载高速运转过程中，油的工作温度很高，易氧化变质，齿轮油在高温下应该有良好的抗氧化安定性能，所以要使用规格标准的润滑油，以保证良好的抗氧化安定性。规格标准的润滑油不具有良好的防腐蚀、防锈性能，选用时要注意。
（2）在使用拖拉机、农业机械时要避免较大的过载，保证齿轮传动系统的封闭性，以免灰尘、硬物进入齿轮箱。
（3）更换齿轮时要购买原厂的配件，原厂配件是按制造拖拉机、农业机械整车用零件的材料、工艺标准生产制造的，与所要更换的零件质量完全一致。非原厂的配件其制造工艺、生产质量标准、材料选用与设计要求可能就会不一致，齿轮就达不到原厂零件的质量，用非原厂配件可能就会在使用中引发故障。在选择齿轮时特别要注意轮齿表面粗糙度，研究表明对于处在边界润滑状态的低速重载齿轮表面粗糙度对表面磨损影响较大，初始表面粗糙度高的磨损率高，初始表面粗糙度低的磨损率低，因此要选择表面粗糙度小的（表面光滑的齿面）的齿轮。
