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【行星减速箱】减速机会断轴断齿的原因分析

发表时间:19-05-06

分解槽专用减速机一、二级齿轮轴的疲劳强度不足,安全系数偏小,小于许用安全系数S=1315。材料组织缺陷和疲劳强度不足的共同作用,致使裂纹源过早形成并迅速向心部扩展,运转精度恶化,因而在载荷作用下断轴断齿相继发生。


北京PK拾  分解槽专用减速机断轴断齿全部发生在一、二级轴,二级轴断裂根数较一级轴稍多。减速机齿轮轴断裂前电机电流没有出现过负荷跳闸等明显预兆,均为突发性事故造成被迫停机。断裂位置大部在应力集中敏感区。


  断口的宏观分析可见断口呈沙滩状断纹,断口齐整,断口裂纹区不明显,光滑区极少,说明产生裂纹到断裂时间不长。


  断口宏观形貌a沙滩状条纹;b最后断裂区断口的电镜分析表明3,轴中心与边界显微组织相同,都是上贝氏体+少量条状马氏体,晶粒粗大,显微硬度也基本相同,断口呈典型的上贝氏体穿晶断裂。对断口进行电镜微观扫描表明,表面形成的裂纹沿45方向向心部扩展,断口属晶间脆性断裂,可观察到沿晶界微裂纹以及冰糖状断口特征。


  表面裂纹沿45角方向向心部扩展由此可知,上贝氏体这一缺陷组织的存在,降低了轴的韧性;整个断口显微硬度相同,说明淬硬层过深,晶粒粗大,表征加热温度偏高,增加了材料的脆性。


  可以认为,减速机的齿轮轴由于热处理不当得到的有缺陷的金相组织,使得齿轮轴心部缺少必要的韧性和塑性。在负荷工作条件下,处于应力集中区的表面裂纹源形成并向心部扩展,裂纹的形成和扩展使齿轮轴在初始阶段产生微量变形,破坏了原有的几何运转中心,致使齿轮轴运转精度恶化,而运转精度的恶化又导致了不均匀冲击载荷的加剧,因而裂纹源迅速扩展,在不太长时间内引起齿轮轴的疲劳断裂。


  疲劳强度校核为了进一步证明齿轮轴的疲劳断裂,有必要对12级齿轮轴进行疲劳强度校核。分解槽专用减速机14级齿轮轴材料为NiCrMo合金钢,钢号为815A164,其化学成分与国内20CrNiMo钢相近。1、2级齿轮轴实测的基本数据。齿轮轴强度校核计算结果。


  疲劳强度校核计算表明,该减速机一级齿轮轴安全系数,截机IS=105,截面S=156,二级齿轮轴截面IS=07,截面S=101,除一级轴截面外,均小于S=1315,这是引起轴断裂的又一原因。事实上发生的断裂也恰好落在应力集中的危险截面区域内。




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