一、用直接觀察法對(duì)齒輪進(jìn)行監(jiān)測
1.齒輪磨損狀況的估計(jì)
通過測量間隔一段較長時(shí)間以后的齒側(cè)隙游移量的增大情況，就可以確定被測齒輪的磨損程度。
如果設(shè)備的齒輪為開式齒輪，數(shù)量比較少，只有一、兩對(duì)齒輪，可以直接用塞尺測量齒的側(cè)隙值，并進(jìn)行記錄，以便與下一次測量值進(jìn)行比較。如果設(shè)備的齒輪為閉式齒輪，數(shù)量又比較多，而且還需要拆開齒輪箱蓋，工作量比較大，顯然是不合適的。這種情況下，可以將齒輪箱的輸出軸固定，來回扳動(dòng)帶輪或輸入軸，用千分表測量各級(jí)齒輪側(cè)隙游移量的總和，也可以采用劃線測量的方法進(jìn)行確定。然后再按下面所述的方法估計(jì)齒輪的磨損狀況。
當(dāng)齒輪箱中有m級(jí)齒輪減速傳遞動(dòng)力時(shí)，從輸入軸到輸出軸的各級(jí)齒輪，因磨損所產(chǎn)生的側(cè)隙游移量，在被齒輪固定，扳動(dòng)主動(dòng)齒輪的條件下，所產(chǎn)生的角度值，依次可設(shè)為e ,e ,…e 。
若各級(jí)齒輪的小齒輪轉(zhuǎn)速與大齒輪的轉(zhuǎn)速比依次為i ，i ，…i ,則各級(jí)齒輪因磨損產(chǎn)生的側(cè)隙游移量反映在輸入軸或帶輪上的總量角度值為：
E=e +e i +…e *( i * i …i )
由于輪齒的磨損量雖然與很多因素有關(guān)，但是嚙合齒之間相對(duì)滑動(dòng)速度比較小的齒面，所承受的載荷相對(duì)而言卻比較大，這兩者又都是影響輪齒磨損狀況產(chǎn)生差異的主要因素。因此在齒輪結(jié)構(gòu)、材料及熱處理?xiàng)l件相同的情況下，為了便于處理問題，我們可以認(rèn)為各級(jí)齒輪因磨損所產(chǎn)生的側(cè)隙游移量角度值近似相同。即e ≈e …≈e 。用e 值體現(xiàn)平均值概念。
這樣則有：
E≈e *〔1+ i + i * i +…+（i * i …i ）〕
因此就有：e ≈
根據(jù)這個(gè)公式估計(jì)的齒輪磨損量角度值是一個(gè)平均值，與每個(gè)齒輪的實(shí)際情況相比，有時(shí)誤差較大。但是，對(duì)于普通機(jī)械中的齒輪磨損狀況，進(jìn)行基本估計(jì)則具有簡單可行、實(shí)用的特點(diǎn)。
從而，在估計(jì)齒輪的磨損狀況時(shí)，就可以先將帶輪或輸入軸處測量的各級(jí)齒輪側(cè)隙游移總量，相對(duì)初始狀態(tài)時(shí)的變化值換算成角度值。再根據(jù)上式進(jìn)行近似計(jì)算，求出各級(jí)齒輪因磨損所產(chǎn)生的側(cè)隙游移量角度平均值，通過對(duì)比就可以判斷出磨損的發(fā)展速度。為了估計(jì)磨損層厚度，還可以根據(jù)主動(dòng)齒輪節(jié)圓直徑的大小，將側(cè)隙游移量角度平均值換算成線性值。這樣就估計(jì)出了齒輪副的磨損層厚度，即相嚙合的兩個(gè)輪齒，各自的兩個(gè)齒面磨損層的厚度之和。然后再根據(jù)速比情況，按比例進(jìn)行分配，就可以近似估計(jì)出單個(gè)齒的磨損情況。
2.輪齒表面的檢查
檢查輪齒表面可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種不同的失效形式，并監(jiān)測其發(fā)展情況，以便采取合適的措施，防止突發(fā)性事故發(fā)生。
輪齒表面失效形式的形態(tài)有：
（1）疲勞點(diǎn)蝕的形態(tài)特點(diǎn)：疲勞點(diǎn)蝕是閉式齒輪最為常見的齒面失效形式，主要發(fā)生在靠近節(jié)線處齒根面的部位。它是由于齒面在交變接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，發(fā)生接觸疲勞，造成表層金屬一小片一小片地剝落，從外觀看起來呈現(xiàn)麻點(diǎn)狀態(tài)。開始時(shí)麻點(diǎn)還比較少，也比較小，隨著繼續(xù)使用，在齒面的有效受力面積不斷減小的情況下，會(huì)引起點(diǎn)蝕的進(jìn)一步擴(kuò)展，麻點(diǎn)增多，麻坑變大，直到使整個(gè)齒面破壞。
對(duì)于開式齒輪，由于潤滑條件差一些，齒面磨損較快，往往齒面表層材料還未發(fā)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象時(shí)，就被磨損掉了，因此幾乎看不到點(diǎn)蝕這種失效形態(tài)。
（2）齒面粘著的形態(tài)特點(diǎn)：齒面粘著主要發(fā)生在高速或重載齒輪傳動(dòng)之中。當(dāng)輪齒在嚙合處發(fā)生咬焊現(xiàn)象的時(shí)候，在齒面的相對(duì)滑動(dòng)之中。沿滑動(dòng)方向就形成了咬焊后撕裂劃傷的溝槽。由于輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度越大，越容易發(fā)生粘著現(xiàn)象，所以這種失效形式通常都出現(xiàn)在靠近齒項(xiàng)的齒面部位。
（3）輪齒折斷的形態(tài)特點(diǎn)：輪齒受載時(shí)，齒根處的彎曲應(yīng)力最大，而且有應(yīng)力集中。重復(fù)受載后，輪齒在齒根部位有時(shí)會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展使齒輪斷裂，其裂紋的位置特點(diǎn)如圖7-2c所示。監(jiān)測觀察中，若發(fā)現(xiàn)輪齒產(chǎn)生疲勞裂紋，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換或者修理。此外，有時(shí)還會(huì)由于短期超載或受到過大的沖擊載荷，輪齒突然發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。這種情況發(fā)現(xiàn)容易，預(yù)測困難。
二、用磁塞法對(duì)齒輪進(jìn)行監(jiān)測的主要特點(diǎn)
（1）齒輪在正常運(yùn)行期間，所產(chǎn)生的磨粒碎片的形態(tài)大都呈現(xiàn)出不規(guī)則斷面，細(xì)微如發(fā)絲狀，很短，并混有一些金屬粉末，表面組織粗糙，顯深灰色。而且細(xì)如發(fā)絲的磨粒碎片往往會(huì)團(tuán)在一起，吸附在磁鋼端頭上時(shí)，顯現(xiàn)出較厚實(shí)的狀態(tài)。
（2）當(dāng)輪齒表面出現(xiàn)故障性損傷時(shí)，磨粒碎片大都呈現(xiàn)片狀不規(guī)則形狀，表面由于輪齒之間的壓擦研磨而帶有壓印刻痕，外表較軸承的磨粒碎片要粗糙一些，顯暗灰色而帶有亮點(diǎn)，有時(shí)還伴有熱變色。
（3）用磁塞法進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，顯然只適用于那些用粘度較低的油潤滑的閉式齒輪的監(jiān)測。尤其適用于潤滑油揗環(huán)使用的齒輪箱中的齒輪的監(jiān)測。這樣，將磁塞安裝在回油總出口附近，有利于盡量多地收集齒輪產(chǎn)生的磨損磨粒，提高監(jiān)測的指示效率。
三、用聽診法對(duì)齒輪進(jìn)行監(jiān)測的主要特點(diǎn)
（1）普通機(jī)械設(shè)備中正常運(yùn)行的齒輪副一般在低速下無明顯聲響，隨著轉(zhuǎn)速增高而發(fā)出一定音頻的轟鳴聲，音色和諧純正。由聽診法判斷可以聽到平穩(wěn)的“嘩嘩”聲，聲響強(qiáng)度較低，沒有異常噪聲。
（2）當(dāng)輪齒嚴(yán)重均勻磨損時(shí)，輪齒的彎曲強(qiáng)度會(huì)明顯下降，在相同工作情況下，必然使一對(duì)齒嚙合與兩對(duì)齒嚙合之間的彎曲差增大，同時(shí)由于齒的彎曲增大，還會(huì)導(dǎo)致周節(jié)誤差增大。這種情況下，齒輪的嚙合頻率及其諧波分量一般保持不變，但幅值都會(huì)程度不同地增大，尤其高次諧波幅值增大較多。這時(shí)如果通過聽診法進(jìn)行監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)，雖然仍然是平穩(wěn)的“嘩嘩”聲，但是與未磨損時(shí)的狀況相比，聲響強(qiáng)度增大，音色要清亮一些。
（3）當(dāng)輪齒出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕，齒面粘著、輪齒折斷等不均勻性缺陷時(shí)，齒輪產(chǎn)生的振動(dòng)就會(huì)受到失效輪齒變形量發(fā)生變化的影響，而導(dǎo)致振幅變化，出現(xiàn)振幅調(diào)制現(xiàn)象。而且在產(chǎn)生調(diào)幅現(xiàn)象的同時(shí)，也會(huì)造成扭矩的波動(dòng)，導(dǎo)致角速度的變化而引起頻率調(diào)制。這樣，由聽診法判斷就可以明顯聽到在“嘩嘩”聲中，帶有時(shí)域振動(dòng)波發(fā)生周期調(diào)制所引起的周期性“嗬羅”聲，或者“咯噔”聲。
（4）用聽診法監(jiān)測齒輪狀態(tài)的時(shí)候，為了提高監(jiān)測的可靠程度，可以采用電子聽診器錄音對(duì)比法進(jìn)行監(jiān)測。通過與齒輪正常工作狀態(tài)下產(chǎn)生的聲響強(qiáng)度和音色進(jìn)行對(duì)比，以便發(fā)現(xiàn)經(jīng)過長期運(yùn)轉(zhuǎn)的齒輪有無重、雜、怪、亂的異常聲響發(fā)生，判斷齒輪的工作狀態(tài)是否正確。當(dāng)然，在有條件時(shí)，對(duì)重要的齒輪，也可以將電子聽診器采集的振動(dòng)信息輸入到示波器等記錄顯示儀器之中進(jìn)行對(duì)比判斷。
