摘要：机油泵的传动齿轮轮齿断裂情形，在机械传动柴油发电机中是一种最为易见的齿轮磨损形式。 康明斯公司在本文中着重小议造成柴油发电机机油泵轮齿断裂的原因，并提出了采取适当的防护方法，防范由于轮齿断裂的造成严重的机械事故。
机油泵齿轮传动的失效形式有：齿面点蚀、胶合、磨耗、塑性变形和轮齿断裂。其中，机油泵轮齿断裂情形在机械传动柴油发电机中，是一种最为多发的齿轮损伤形式，也是造成齿轮失效的详细因由。轮齿断裂根据发生的起因和断口性质不一样，可以分为过载断裂，轮齿剪断，塑变后断齿，随机断齿和疲劳断齿。轮齿断裂通常发生在齿根部位。
（1）由于法向压力Fn沿齿面移动，机油泵齿根应力不断变化（若单侧受力，齿根弯曲应力为脉动循环应力；若两侧受力，齿根弯曲应力为对称循环应力），同时有应力集中，引起齿根产生疲劳裂纹。经历长期应力循环，裂纹不断扩展，导致整个轮齿出现疲劳折断。
（2）因为短时间严重过载，致使机油泵轮齿突然折断。折断形式，可以从断口上进行判断，疲劳折断由于在产生微裂痕疲劳源处反复挤压扩展，最后致使折断，故而断口大部分区域比较光亮、平整。而突然折断的断口比较粗糙。
（3）较为常见的还有机油泵随机断齿，随机断齿是指意外情形引起的断齿。其显着特性是轮齿折断部位不是在轮齿齿根弯曲应力最大的地方，它可能是在轮齿上的任何一个部位折断，包括整齿折断或在齿上有弊端的部分折断。
选用不合理设计时选用的齿轮模数偏小，导致齿根弯曲应力较大，安全系数处于临界值时，负载的增大，如产量提高、柴油发电机老化、产品变更等情况下，都可能致使齿轮轮齿的折断。
例如，某柴油发电机的机油泵齿轮发生断齿情形，经叙说发现，支承该齿轮的轴承，由于一侧损伤径向间隙增大，致使轮齿严重偏载。在偏载区接触应力超过材料的疲劳接触极限，出现点蚀，点蚀扩展，在次表层的微裂纹连接成片就发生了剥落。在足够的循环应力功能下，这些剥落点蚀坑就会形成弯曲应力发生的微裂痕疲劳源，致使轮齿折断。
机油泵不一样的材料，其强度、韧性、抗冲击性也不同。例如，优质合金钢要优于碳钢和通常合金钢。同一种材料，热排除程序不一样，其弯曲强度和接触强度也不同。渗碳淬火热排除的齿轮要高于调质齿轮和一般淬火齿轮。
例如，对于渗碳淬火后的大直径齿轮，为了清除热排除后的变形，在工艺上要采用磨齿加工。在磨削加工步骤中，因为砂轮硬度、粒度、材料、磨削厚度、转速、水箱宝等诸多条件的影响，可能产生不易观察到的细微裂痕。热排除步骤中也会产生细微裂纹和残余应力。导致轮齿折断。但二者形成的裂纹状况不一样，通过金相观察磨削裂纹和淬火裂痕明显的差异是：磨削裂痕细而浅，裂痕的方向与砂轮颗粒方向大致垂直，其裂纹数量多少不一，裂纹深度一般为0.05一0.4mm，个别深度达0.8mm，且裂纹周围有灰火色及发蓝颜色。
例如，新柴油发电机投产时，齿轮传动有个跑合期，在跑合期由于制造及装配均有误差，以及表面凹凸不平等原由，相啮合的轮齿实际上仅部分齿面相接触，因而在初期运行的过程中，这些最初接触的部分，因单位面积受力较大，就会首先发生磨损现状。但当齿轮运行1个时期之后，相啮合的齿面间实际接触面积增大，单位面积上所受的力就相对减少，润滑要素也得到进一步改善，于是这种初期齿面磨耗的状况便会逐渐趋于消失。这个程序即是齿轮传动的跑合（磨合）。在齿轮传动的跑合步骤中出现的齿轮磨损状况，即称为跑合磨耗。由此可知跑合磨耗不仅对齿轮无害，而且是新齿轮传动在试运行过程中必经的历程。齿轮传动跑合时间的长短，与其中较硬齿面的粗糙度有关。如较硬的齿面粗糙，跑合时间就长；较硬的齿面平滑，跑合时间就短。因此规划时要求较硬的齿面具有较小的粗糙度。实践证明，齿轮跑合愈好，啮合状况愈理想。跑合过程中为防范发生磨料磨损应定期更换润滑油。如果在跑合期高速满负荷作业，就会加剧磨耗，产生磨屑，形成磨粒磨损，齿面损伤会造成齿廓形状改变，齿厚变薄，严重的可以导致轮齿折断。
一台装配康明斯B系列的柴油机在施工时，操作员发现机器带载逐渐无力，观察仪表时发现水温高、润滑油无压力。检查时发现，机油泵主动齿轮断裂，连杆轴瓦刮伤严重。修理人员没有找出故障点就现场更换了机油泵和连杆轴瓦，继续作业时又发现机油压力较低，新换的机油泵主动齿轮又断裂了。
机油泵故障的原由主要有以下四个方面。一是机油泵惰齿轮与曲轴齿轮的间隙过小时，机油泵齿轮功用力较大而故障。二是当机油泵出口油路堵塞，润滑油压力较高时会导致主动齿轮断裂。三是由于机油泵齿轮间的间隙较小，若润滑油中有金属杂质时机油泵也可能损坏。四是机油泵质量有问题。在本例中，更换新机油泵时，修复人员对机油泵惰齿轮与主轴齿轮的间隙进行了测量，在正常范围内。因此，故障点在润滑油和油道上。停机后放出机油盘的润滑油时发现机油太脏，而且含有铁屑和轴瓦减磨合金屑，同时机油集滤器的滤网有一个小洞。显然，润滑油中的金属屑不断进入机油泵，从而致使机油泵主动齿轮断裂。
更换相应部件后，对润滑体油道和机油冷却器等进行了清洗，柴油发电机组作业正常，损坏排除。需要修理人员注意的是，机油泵故障会造成烧瓦抱轴等严重损坏，因此、必须在查明故障原由后才能继续工作。
机油泵齿轮传动中，应始终保持良好的润滑条件，如果润滑油粘度选用“非法”，润滑油膜不易形成，会造成润滑失败（形成千摩擦）。另外，润滑油不定时更换变脏，会发生磨粒磨耗，也会加剧磨损致使轮齿折断。
在进行齿轮数据的优化规划时，为了提升齿轮的弯曲强度，在条件许可的范围内，应选定较大的齿轮模数，考虑到在柴油发电机使用步骤中，因为产量提升，柴油发电机老化、产品变更等要素导致齿轮负载增大，安全系数应大于临界值。
增大齿根过渡处的圆角曲率半径，清除该处加工刀痕，注意材料内部缺点的检查和排除。增大轴和支承处的刚度，提升安装精度，避免产生较大的震动和偏载。
处理加工和热处理过程中产生的细微裂纹和残余应力，特别是在磨削齿轮时，正确购买砂轮的材料、硬度和磨削工艺数据，以避免磨削裂痕。
柴油发电机应保持良好的润滑、跑合期防止频繁起动、换向，不频率失灵，不满载，勤察看布吉发电机出租，选定合适粘度的润滑油，定时更换润滑油，防范因为磨损导致的机油泵轮齿折断。
综上所述，如果康明斯在齿轮的规划、选材、制造、装配、使用等方面进行严格的控制，就可以在很大程度上预防机油泵断齿情形的发生。
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