齿轮减速器可靠性分析

　　【论文摘要】可靠性是衡量产品质量的一项重要指标，是直接影响生产、经济及人身安全的大问题，因而，在国外倍受重视，并且向计算机和环境科学一样得到惊人的发展。近年来随着现代科学技术的不断进步，产品的使用场所更加广泛，环境更为复杂，这样使得整个系统发生故障的机会显著增加，而整个系统发生故障将会造成经济上的损失和人身安全。因此，复杂化与可靠性存在着尖锐的矛盾。

　　本文介绍了齿轮减速器的可靠性定义及考核项目，齿轮减速器的故障树及可靠性评定分析，通过对齿轮减速器可靠性分析使我们了解到，一台减速器是否能达到理想的使用效果，其性能指标和可靠性指标都必须达到要求，现在我们把可靠性作为齿轮减速器考核的一项指标，对提高齿轮减速器的使用效果是时分必要的。

　　【论文关键词】齿轮减速器可靠性故障树

　　1引言

　　随着现代化技术的发展，科技的进步，许多行业的机械设备、电子元器件的使用环境比较复杂。很多产品要在比较恶劣的条件下使用，这样就要求设备要有较好的使用性能和较高的可靠性。技术的进步使得各行业的装备产品功能更强大，结构更加复杂。由于结构复杂使得系统某一部分失效后会导致整个系统发生故障。当系统发生故障时可能会造成经济上的损失和危害人身安全。因此，设备系统的复杂化和可靠性之间存在着一定的矛盾。

　　可靠性是考核产品质量的重要指标之一，可靠性对经济、生产及安全将产生重大的影响。因此国外对可靠性非常重视，而且在这方面发展的很快。

　　我国在机械可靠性理论和应用研究方面起步较晚，为了解决我国某些机械产品寿命低，故障高，维修费用高的问题，尽快进行可靠性技术的研究和应用，是提高我国机械产品质量的重要保证。

　　2齿轮减速器的考核指标和可靠性：

　　考核齿轮减速器可靠性的方法：（1）试验室疲劳寿命试验。（2）现场使用的数据统计。

　　在过去评价齿轮减速器是按性能进行评价的，一般按下列条件：1）传动比范围、承载能力；2）传动效率及平稳性；3）寿命和噪音。

　　在引入可靠性后，把其它指标作为性能指标，把寿命作为可靠性指标更为合理，也有利于考核。在实际操作过程中，如果其它指标都很高，但设备的故障率高，寿命低，那这样的产品也是没有意义的，也很难得到大面积的推广使用。

　　产品的可靠性是指：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。[1]齿轮减速器的可靠性是指：在许用工作负荷与转速及其它规定的工作条件下，能够正常运转的寿命。

　　3齿轮减速器的故障分析及分类

　　故障分析是指在故障发生以后，对失效样品进行细致的检测和分析，找到失效原因及产生失效的后果。

　　3.1故障模式

　　找到齿轮减速器失效的故障模式，采取预防措施防止故障的发生，是提高齿轮减速器可靠性的重要措施。

　　3.1.1按故障发生的界域分类

　　（1）自身故障：是由减速器在设计、制造、装配过程中自身原因的故障。

　　（2）外部故障：是由于在使用过程中产生的故障，如：工作环境没达到要求，设备过载等。

　　3.1.2按对完成任务的影响分类具体见（表一）

　　3.2故障树分析法

　　3.2.1故障树的构造

　　用故障树进行分析时，先要把系统发生故障的事件作为顶事件，把造成顶事件的直接原因排在下边，再根据它们之间的逻辑关系，用逻辑门将顶事件与二次事件连接，然后再将引起第二排的各个事件的直接原因放在第三排。这些原因也是二次事件，把两排二次事件也用逻辑门连起来，一直到不能再分解为止。

　　3.2.2齿轮减速器故障树

　　为了对减速器的失效原因进行系统分析，建立齿轮减速器故障树是十分必要的。把减速器失效形式做为故障树的顶事件，找到影响顶事件的中间事件，通过现场应用与试验的数据汇总统计和概率分析，对产品可靠性进行评价和预测。

　　（图一）是齿轮减速器故障树，（图1-B）顶事件为润滑失效，（图1-C）顶事件为冲击、振动，它们均含外部故障，均可转入（图1-A）引发各中间事件，导致减速器整机失效。

　　4齿轮减速器可靠性评定分析

　　评定齿轮减速器可靠性的二个重要方法：（1）试验室疲劳寿命试验。（2）工业现场使用数据统计。

　　4.1试验室疲劳寿命试验

　　考核齿轮减速器可靠性的重要方法之一是疲劳寿命试验，在进行齿轮减速器疲劳寿命试验过程中，首先要知道加载试验的方法和数据的处理，只有了解和掌握了这些方法，才能够准确得到试验数据。

　　4.1.1试验加载方法：[1]

　　（1）可以选定性能相同，规格类似的几个试验台进行减速器试验；（2）进行空运转，加载性能试验；（3）各试验减速器要按等差分级加载荷进行疲劳试验。

　　4.1.2数据处理：

　　（1）取应力S（或负载T）为纵坐标，取对数疲劳寿命lgN（对应疲劳寿命N）为纵坐标。

　　（2）绘S—N曲线的斜线段，选取同一应力S下的几个试件试验寿命Ni，求对数疲劳寿命lgNi的平均值。

　　4.2工业现场使用数据统计

　　齿轮减速器可靠性的另一个重要评定方法是现场使用数据统计法。现场使用数据统计法考核产品时必须要在现场进行。考核的产品允许是同一类型规格不同，试验的数量在6台以上。如果试验的数量超过50台时，可以全部试验，也可以抽取其中的40-50台考核。工业试验要进行4000小时，设备无重大故障，并达到下列标准：（1）齿轮和其它机件没有断裂；（2）齿面剥落面积：渗碳淬火齿轮单齿面≤5%，调质齿轮，一对齿轮总和≤3%。

　　5结语

　　在机械设计中，引入可靠性分析方法对机械产品的设计至关重要。通过对齿轮减速器可靠性分析可以了解到，一台齿轮减速器能否满足设计的使用要求，它的可靠性指标与性能指标都要达到设计要求，如果只满足其中的一项或几项指标，其它的指标不考虑，这是不全面的。如果把可靠性作为齿轮减速器考核的一项指标，对提高齿轮减速器的整体性能是非常有意义的。

　　【参考文献】

　　[1]陈健元.机械可靠性设计[M].上海：上海交通大学，1988.

　　[2]ZBJ19005-88，圆柱齿轮减速器加载试验方法[R].