伞齿轮带动作业体的情态解析和变革方略

　　失效分析大小齿轮磨损主要由于大小伞齿轮为开式传动结构，在粉尘较大的恶劣环境中运行及润滑不良等原因造成，从而引起噪音和振动。大伞齿轮装配于主轴的最上端，主轴是一根悬臂轴，支承刚性较差，它不仅要传递扭矩，而且要承受较大弯矩，大小伞齿轮传动产生较大的载荷应力作用于大伞齿轮内孔及其配合的主轴轴颈。

　　原设计中大伞齿轮内孔与主轴轴颈考虑装配条件的限制选择间隙配合，例如：QP35成球盘大伞齿轮内孔与主轴轴颈配合的尺寸公差是：5200H8（+0.0720）h8（0-0.072），轴与孔最大间隙是0.144mm，最小间隙是0.00，配合的轴与孔摩擦副间的运动振副在0～0.144mm，当两零件的配合面相接触并作小幅度的往复运动时，此时这对摩擦副的接触面会因相互间发生电化学腐蚀作用产生腐蚀产物一层枕脆的化合物（如面出现红色氧化铁），产物在微振作用下脱落成磨屑，这种能起磨粒作用的磨屑又在较高的接触应力下，通过微振使面发生磨损，也就是微振磨损。微振磨损造成轴与孔工作面应力增大，随着大小伞齿轮啮合状况的恶化，其嗓音及振动的加剧磨损加重，在所产生更大的交变接触压应力作用下，经过多次应力循环后，进一步降低主轴轴颈及大伞齿轮内孔的持久极限，轴与孔工作面出现点和机剥落，发生接触疲劳破坏。

　　因此，大伞齿轮内孔及主轴轴颈由微振磨损引发接触疲劳磨损而早期失效。改进措施因微振磨损的起因是微振及电化学腐蚀，故防止措施首先是加强紧配，使其不出现或减小微振。设计上增加接触面积以降低接触应力，将大伞齿轮内孔与主轴轴颈的公差配合改为稍有过盈的过渡配合，如QP35成球盘改为5200H7（+0.0460）mB（+0.046+0.017），使轴孔结合面产生正压力，现一定的紧固能力，来消除振动传递载荷，这种性质的配合对于装配拆卸也比较方便。

　　为改善齿轮的啮合状况，提高伞齿轮传动的工作平稳性及接触精度，应将大小伞齿轮的齿数比由现在的100∶20改为100∶21或100∶19的齿数比。改变齿数后对成球盘转速影响很小。考虑大伞齿轮直径较大，为便于拆装和检修设备，将其改为镶内套的组合式结构（即齿轮轮幅与内孔轮毂组合）。对于齿面尚有使用价值而内孔失效的大伞齿轮，亦可采用内孔镶套的简易修理措施，使废件再生，利于节约原材料、节省维修费用。

　　大小伞齿轮齿面磨损严重影响使用时，可通过改变成球盘转向，即改变大小伞齿轮的啮合面，也延长其使用寿命，并改善了大小伞齿轮及减速器的传动精度。使用效果QP35成球盘，分别于93年底和94年初采取上述技术措施进行改进后，明显排除了以往大伞齿轮及主轴早期失效的发生，使用寿命延长2倍以上，至今设备运转正常，大幅度地提高了设备的运转率。每台设备年节约维修费用2万余元，并减轻了维修工作量，收到了较好的经济效益。

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