傘齒輪失效分析及解決策略

傘齒輪的大小齒輪磨損主要由于大小傘齒輪為開式傳動結構，在粉塵較大的惡劣環境中運行及潤滑不良等原因造成，從而引起噪音和振動。大傘齒輪裝配于主軸的最上端，主軸是一根懸臂軸，支承剛性較差，它不僅要傳遞扭矩，而且要承受較大彎矩，大小傘齒輪傳動產生較大的載荷應力作用于大傘齒輪內孔及其配合的主軸軸頸。

原設計中大傘齒輪內孔與主軸軸頸考慮裝配條件的限制選擇間隙配合，例如：QP35成球盤大傘齒輪內孔與主軸軸頸配合的尺寸公差是：5200H8（+0.0720）h8（0-0.072），軸與孔最大間隙是0.144mm，最小間隙是0.00，配合的軸與孔摩擦副間的運動振副在0～0.144mm，當兩零件的配合面相接觸并作小幅度的往復運動時，

此時這對摩擦副的接觸面會因相互間發生電化學腐蝕作用產生腐蝕產物一層枕脆的化合物（如面出現紅色氧化鐵），產物在微振作用下脫落成磨屑，這種能起磨粒作用的磨屑又在較高的接觸應力下，通過微振使面發生磨損，也就是微振磨損。

微振磨損造成軸與孔工作面應力增大，隨著大小傘齒輪嚙合狀況的惡化，其嗓音及振動的加劇磨損加重，在所產生更大的交變接觸壓應力作用下，經過多次應力循環后，進一步降低主軸軸頸及大傘齒輪內孔的持久極限，軸與孔工作面出現點和機剝落，發生接觸疲勞破壞。

因此，大傘齒輪內孔及主軸軸頸由微振磨損引發接觸疲勞磨損而早期失效。

改進措施因微振磨損的起因是微振及電化學腐蝕，故防止措施首先是加強緊配，使其不出現或減小微振。

設計上增加接觸面積以降低接觸應力，將大傘齒輪內孔與主軸軸頸的公差配合改為稍有過盈的過渡配合，如QP35成球盤改為5200H7（+0.0460）mB（+0.046+0.017），使軸孔結合面產生正壓力，現一定的緊固能力，來消除振動傳遞載荷，這種性質的配合對于裝配拆卸也比較方便。

為改善齒輪的嚙合狀況，提高傘齒輪傳動的工作平穩性及接觸精度，應將大小傘齒輪的齒數比由現在的100∶20改為100∶21或100∶19的齒數比。改變齒數后對成球盤轉速影響很小。

考慮大傘齒輪直徑較大，為便于拆裝和檢修設備，將其改為鑲內套的組合式結構（即齒輪輪幅與內孔輪轂組合）。對于齒面尚有使用價值而內孔失效的大傘齒輪，亦可采用內孔鑲套的簡易修理措施，使廢件再生，利于節約原材料、節省維修費用。

大小傘齒輪齒面磨損嚴重影響使用時，可通過改變成球盤轉向，即改變大小傘齒輪的嚙合面，也延長其使用壽命，并改善了大小傘齒輪及減速器的傳動精度。