減速機(jī)軸斷裂分析

1、<p><b>　　減速機(jī)軸斷裂分析</b></p><p>　　摘要：本文較客觀地分析了在日常設(shè)備維修工作中常見的軸斷裂原因，從根本上解決處理軸斷裂問題，確保設(shè)備安全，經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：軸；斷裂；原因；分析 </p><p>　　Abstract: This paper object

2、ively analyzed the causes of shaft fracture is common in daily equipment repair work, handle shaft fracture problem fundamentally, ensure the equipment safety, economy, stability, and create good economic benefit. </p

3、><p>　　Keywords: shaft; fracture; reason analysis </p><p>　　中國(guó)分類號(hào)：TGll5.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)： </p><p>　　在水泥生產(chǎn)工作中，經(jīng)常會(huì)遇到軸的斷裂情況:如減速機(jī)齒輪軸、大型風(fēng)機(jī)軸、斗式提升機(jī)軸等。能正確地分析斷軸的原因，對(duì)新軸的加工制作、材質(zhì)選擇、熱處理方法及軸的安裝、調(diào)整、使用、日常

4、維護(hù)至關(guān)重要。現(xiàn)對(duì)一例斷軸原因進(jìn)行分析。 </p><p>　　亞泰水泥公司制成車間2#水泥磨于1999年12月投人使用，于2007年5月29日發(fā)現(xiàn)二段軸軸向串動(dòng)嚴(yán)重，后經(jīng)修復(fù)進(jìn)行使用，使用效果不理想，只能少投料，影響生產(chǎn)。決定更換新軸后運(yùn)行十余天該軸與齒輪配合處斷裂。 </p><p>　　經(jīng)過分析判斷，這次故障的原因主要是生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中加工裝配及熱處理方法上存在一定的問題，主要表

5、現(xiàn)在：1、加工出現(xiàn)誤差，齒輪軸及齒輪配合不達(dá)標(biāo)，而導(dǎo)致裝配過松，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，齒輪軸及齒輪配合出現(xiàn)松動(dòng)。使齒輪磨損后產(chǎn)生軸向推力，造成高速齒軸向串動(dòng)。2、熱處理不當(dāng)是造成齒輪軸斷裂的主要原因。 </p><p>　　查閱減速機(jī)軸的有關(guān)技術(shù)資料為：該軸采用17CrNiMo6鋼制造，軸整體經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，表面進(jìn)行中頻處理，使軸表面及根部洛氏硬度達(dá)到59～62HRC。 1理化檢驗(yàn) 1.1斷軸宏觀分析 斷裂位于減速機(jī)軸表

6、面退刀槽根部，見圖1。 </p><p>　　圖1軸斷裂位置(mm) </p><p>　　宏觀斷口見圖2，斷口表面有較明顯的貝殼狀花樣，屬于典型的疲勞斷裂。斷口由疲勞裂源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬間斷裂區(qū)三個(gè)區(qū)域組成。 </p><p><b>　　圖2宏觀斷口形貌 </b></p><p>　　仔細(xì)觀察斷口裂紋源區(qū)，其表面較

7、平坦，尺寸在距表面5mm范圍內(nèi)(圖A處)。裂紋擴(kuò)展區(qū)貝紋線比較扁平。瞬間斷裂區(qū)在裂源的對(duì)面，呈橢圓形，斷口形貌為纖維狀，表明減速機(jī)軸主要受旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力。斷口瞬斷區(qū)域較小、較圓約占整個(gè)斷口面積的1/6，說明軸整體受力較小，屬典型的高周疲勞斷裂。由疲勞區(qū)及貝紋線的形態(tài)可知，疲勞裂紋擴(kuò)展過程中兩側(cè)較快，說明齒輪軸￠270ｍｍ齒根部有應(yīng)力集中現(xiàn)象。 1.2斷口微觀分析 用AMRAY21000B型掃描電鏡觀察樣品斷口，斷裂起源于軸表面退刀槽根部，

8、該處有機(jī)加工刀痕，見圖3；裂紋擴(kuò)展區(qū)可見疲勞條紋，見圖4；瞬斷區(qū)為細(xì)小韌窩。 </p><p>　　圖3斷裂源形貌200× 圖4裂紋擴(kuò)展區(qū)疲勞條紋400× </p><p>　　1.3化學(xué)成分分析 化學(xué)成分分析試樣取自斷口附近，分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))列于表1，化學(xué)成分符合技術(shù)要求。 </p><p>　　表1 失效軸的化學(xué)成分 </p>

9、<p>　　1.4洛氏硬度檢測(cè) 在斷口附近取樣，將橫截面磨平，從邊緣向心部逐點(diǎn)進(jìn)行硬度測(cè)定，結(jié)果均在38～39HRC范圍內(nèi)；沿軸的縱向表面測(cè)定硬度，結(jié)果在39～41HRC范圍內(nèi)。從硬度結(jié)果看出，軸的表面硬度與心部硬度相近，且均低于設(shè)計(jì)要求。 1.5金相檢驗(yàn) 在裂源附近取樣進(jìn)行金相分析，非金屬夾雜物為A2，B1，D1e(按GB10561-1989評(píng)定)；晶粒度7.5級(jí)(按GB6394-1986評(píng)定)；疲勞源區(qū)及表面與心部顯微

10、組織均為回火索氏體，見圖5。 </p><p>　　圖5疲勞源區(qū)顯微組織500× </p><p>　　通過金相組織分析，認(rèn)為該軸是在調(diào)質(zhì)熱處理狀態(tài)下，未經(jīng)任何表面處理直接投入使用的。 2分析與討論 (1)減速機(jī)軸縱向表面與軸橫端面的洛氏硬度檢測(cè)結(jié)果表明，失效軸硬度值在39～41HRC，遠(yuǎn)低于技術(shù)要求的59～62HRC，顯然與設(shè)計(jì)要求不符。 (2)該軸從表面至心部的組織為回火索氏

11、體，說明該軸是在調(diào)質(zhì)熱處理狀態(tài)下使用的，這與所測(cè)得軸的洛氏硬度相吻合。軸的工作狀態(tài)要求其表面硬度較高、耐磨，心部硬度相對(duì)較低，韌性較好。通常情況，軸表面一般經(jīng)高頻或中頻處理后才使用，而失效軸的調(diào)質(zhì)使用狀態(tài)與理論要求的高頻或中頻表面處理使用狀態(tài)不相符，由于工藝上的不合理，造成軸的疲勞抗力降低。 (3)從減速機(jī)軸斷裂的位置看，疲勞起源于軸的退刀槽應(yīng)力集中處。從微觀斷口看，有明顯的三個(gè)區(qū)域即裂紋源區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū)，屬典型的疲勞斷裂。斷口貝紋

12、線比較扁平，裂紋擴(kuò)展前沿線兩側(cè)的裂紋擴(kuò)展速度較大，瞬斷區(qū)在裂紋源的對(duì)面，由此可見，失效軸主要受旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力。而從瞬斷區(qū)較小較圓看，失效軸整體受力較小。根據(jù)上述斷口分析結(jié)果及斷裂形貌，認(rèn)為軸斷裂屬中等名義應(yīng)力集中條件的旋轉(zhuǎn)彎曲產(chǎn)生的疲勞斷裂。軸在承受旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力的作用下，由于軸的表面</p><p>　　通過對(duì)斷裂軸的斷口宏微觀分析、金相檢驗(yàn)以及硬度測(cè)定，認(rèn)為該軸是在應(yīng)力集中條件下承受對(duì)稱旋轉(zhuǎn)彎曲載荷作用，產(chǎn)生早期