歯車の伝動タイプと故障対応方式

歯車の伝動タイプと故障対応方式

歯車伝動は機械伝動に広く応用されている伝動形式である。その伝動は比較的に正確で、効率が高く、構造がコンパクトで、仕事が信頼でき、寿命が長い。

歯車の分類

1、両軸の相対位置と歯車の方向によって、以下のタイプに分けられる。

ちょくはぐるまはぐるまくどう

しゃばんえんちゅうはぐるまくどう

かたはぐるまくどう

ベベルギヤードライブ

インタリーブギヤードライブ

2、歯車の動作条件によって、以下に分けることができる。

開式歯車伝動式歯車伝動、歯車が外に露出し、良好な潤滑を保証できない

半開式歯車伝動、歯車が油池に浸入し、カバーがあるが、閉鎖しない

閉式歯車伝動、歯車、軸と軸受などは閉鎖箱体内に組み込まれ、潤滑条件が良好で、灰砂が入りにくく、取り付けがよく、歯車伝動は良好な作業条件があり、応用が広範な歯車伝動である。

ギアの故障にどう対応するか

【製造誤差による故障】

歯車を製造する際には、偏心、周節誤差、基節誤差、歯形誤差などいくつかの典型的な誤差が発生することが多い。これらの誤差の原因は多く、工作機械の運動からの誤差、切削工具の誤差、工具、ワーク、工作機械システムの取り付け調整の不適切な誤差、治具の誤差と熱処理内応力による歯車変形などがある。歯車のこれらの誤差が大きいと、歯車の伝動が遅くなったり速くなったりする微小慣性が回転を妨げ、歯車の副噛み合い時に衝撃、振動を生じさせ、大きなノイズを引き起こす。

【組立誤差による故障】

組立技術や組立方法などの理由で、通常、歯車を組立する際に「一端接触、一端懸空」の組立誤差をもたらす。歯車軸の直線性ばらつき(同軸度、対中性誤差)および歯車のアンバランスなど。一端接触や歯車軸の直線性のばらつきは歯車の負荷ムラをもたらし、個別の歯車負荷が重すぎると局所的な早期摩耗を引き起こし、深刻な場合は歯車の破断を引き起こす。歯車のアンバランスは、衝撃振動やノイズを引き起こす。

【運転中に発生した故障】

1、歯車の破断

歯車が伝動する時、アクティブ歯車の作用力と従動歯車の反作用力はいずれも接触点を通じて相手の歯車にそれぞれ作用し、危険な場合はある瞬間の接触点が歯車の歯頂部に位置する。この場合、歯車はサスペンションビームのようなものであり、負荷を受けると歯車の根元に生じる曲げ応力が大きく、突然の過負荷や衝撃過負荷により、歯根に過負荷断裂が生じやすい。

2、歯面の摩耗または傷

歯車は噛み合い伝動過程で相対的に摺動し、潤滑不良、潤滑油の不潔、潤滑油の変質、低速重荷重または熱処理品質の悪さなどを加えて、歯車の歯面の粘着摩耗、砥粒摩耗、腐食摩耗と傷などをもたらすことができる。3、歯面疲労

歯面疲労とは主に歯面のエッチングと剥離を含む。ドットエッチングの原因は、主に歯車の作動表面に脈動変化を生じる接触応力による微細疲労クラックであり、潤滑油が表面クラック領域に入ると、噛み合い中に入口を閉じて押出する。ミクロ疲労クラック領域内の潤滑油は高圧下で歯車表面クラック領域を拡張し、表層金属微粒子が歯面から脱落し、小さな穴を残して歯面エッチングを形成する。歯車表面の疲労クラックがより深く、より遠くまで広がると、大面積または大きな脱落現象が歯面剥離を形成する。

4、歯面塑性変形

歯車材料が柔らかく、伝達荷重が大きいと、歯面塑性変形が発生しやすい。歯面間の過大な摩擦力の作用の下で、歯面接触応力は材料の押圧抵抗降伏を超え、歯面材料は塑性状態に入り、歯面金属の塑性流動をもたらす。アクティブギヤは、節線付近の歯面に凹溝を形成し、従動ギヤは節線付近の歯面に凸稜を形成し、歯形を破壊する。