斜齿轮早期断裂的原因分析
张自国
【摘要】对8m风机渗碳斜齿轮出现成批早期断齿现象进行了研究和分析。分析认为：早期断齿原因是由淬火冷却不充分，淬火件出油温度太高，造成回火后齿表层残留奥氏体和淬火马氏体组织过多，从而降低了齿部强度所致。
关键词：齿轮马氏体强度
Analysis on Early Breaking Cause of Bevel Gears
Zhang Ziguo（Baoding Propeller Factory，Baodjng 072152）
【Abstract】 This paper studied and analysed the early breaking in a number of the driven gears（carburized parts）of 8m fans.The analysis present the cause for the early breaking of gears is that the inadequate quenching and the high temperature of gears after quenching resulting in too much retained austenite and martensite on the gear surface after tempering and thus the strength of the gear is reduced.
Key words：gear，martensite，strength
一批6台8m风机减速器中的被动斜齿轮，在使用很短的时间内就出现齿部早期断裂现象，断裂情况见图1，失效率达100％。设计规定寿命＞104h，而使用最短的仅有几个小时，由于齿轮断裂必须更换整台减速器（单台价值数万元），损失严重，给化工厂造成停机的损失更大。因此，必须避免这类问题发生。
图1 被动齿轮断齿照片
此产品在我厂是一个定型产品，已生产了上百台，工艺成熟，质量
比较稳定，虽然过去也出现过个别齿断裂的情况，但象这样成批齿轮早期齿断裂现象还是首次。因此，对这批失效被动齿轮进行了研究分析和试验。
1 试验及分析
经检测，失效齿轮尺寸符合设计要求，其他情况见表1。
表1 6台主、被动齿轮的情况
主动齿轮和被动齿轮的材料都是20CrMnTi钢。经同样的工艺进行渗碳，热处理的淬火、回火温度及硬度也相同。从设计角度计算，主动齿轮在传动过程中受力较大，比被动齿轮更易断裂。而实际使用中，被动齿轮断齿严重，主动齿轮无断齿现象。
设计要求主、被动齿轮齿部强度（σb≥1080MPa）相同。在同样运行的情况下仅被动齿轮断裂，说明被动齿轮的齿部强度低。
对材料进行复验，结果符合GB 3077—88，材料是合格的。因此主要从热处理工艺和表面组织方面进行分析。
从齿轮原始热处理记录上查出本批零件6件，分两炉渗碳，在一炉次中进行的淬、回火工序，淬火、回火之间的时间间隔为30min。
由于零件较大，单件重量约230kg，数量又多，热容量大。考虑到在油槽（装油量3000kg）中淬火，使油温升高太多，冷却不很充分，可能造成组织转变不完全。所以对此进行试验，采用同种零件6件，进行淬火冷却方面的测量，见表2。
表2 淬火前、后的油温和零件表面温度
测试结果表明，淬火后零件表面最低温度达到108℃，最高达152℃。在这么高的温度下，零件立即转入回火炉中回火，使热处理后残留奥氏
体增加，表层存在淬火马氏体组织过多，从而降低了齿部的强度。
按以上实际情况给出热处理曲线图，见图2。
图2 齿轮实际热处理工艺曲线
根据20CrMnTi钢的等温转变曲线，由于20CrMnTi钢渗碳后Ms点较低，约150℃，而齿轮淬火后齿部温度高达108～152℃，其马氏体转变量很少或者没转变。这样，齿轮在存在大量的残留奥氏体的情况下就加热到200℃回火（保温3.5h）。由于奥氏体的陈化稳定现象，会增加残留奥氏体的含量。所以这样热处理后齿轮表层会存在大量的淬火马氏体和残留奥氏体组织。
图3是齿轮的金相组织，可见表层白色区域较多。一般认为，白色区域应该是残留奥氏体组织。但对白色区域进行硬度检测，发现硬度较高，达593～644HV。说明白色区域并不全是残留奥氏体组织，分析认为多数是淬火马氏体组织。
图3 失效齿轮金相组织
据文献［1］介绍：淬火马氏体的强度随含碳量的增加而降低。当含碳量在1％时，淬火马氏体的强度σb只有600～700MPa，冲击值a K＜100kJ ／m2。
采取不同的工艺对其进行性能测试，结果见表3。试验说明：
20CrMnTi钢渗碳淬火后强度很低，σb＝525MPa，在120℃油中淬火，180℃回火后的强度（σb＝538MPa）也很低和淬火后强度接近。证明这两种工
艺处理后钢的组织相似，基体组织都应该是淬火马氏体。
表3 20CrMnTi钢渗碳后经不同工艺热处理后的性能数据
无论资料介绍，还是实测结果都表明，高碳马氏体强度较低，达不到齿轮设计规定值σb≥1080MPa。而实测结果σb＝538MPa只相当于设计水平的49.8％。此产品的设计保险系数为1.387，也就是说，运行情况下受力达到778.7MPa（相当于设计强度的72.1％）。
按以上生产工艺热处理后的齿轮齿部强度低于使用应力，所以在使用过程中很容易产生断齿现象。
在调查中发现此批齿轮断齿程度不同，最少的断5个齿（占总齿数的7％），并且齿面上存在的磨削裂纹数量较少。严重的断24个齿（占总数的34％），并且齿面上磨削裂纹数量较多。经分析认为这一现象可能与淬火顺序有关，先入油槽淬火的油温低，比后入槽淬火的零件冷却要充分，表面温度较低，马氏体转变要多，在回火后低强度的淬火马氏体量相对地少一些，热处理后的强度相应地就高一些。因此，在使用时断齿相对地少。比较而言，最后淬火的零件，热处理后表面残留奥氏体和淬火马氏体量相对地多，强度较低，在使用过程中断齿最严重。并且，由于残留奥氏体和淬火马氏体的存在量大，在磨削加工时最易出现磨削裂纹。这也是断齿严重的零件齿表面上磨削裂纹也多的原因。
根据以上的研究分析认为，引起斜齿轮早期失效的原因是由于淬火零件一次投入冷却介质中数量太多，使淬火介质温度升得太高，淬火冷却不充分，表面温度较高，造成回火后表层残留奥氏体和淬火马氏体组织较多，使齿面强度降低（达不到设计要求）从而在使用时引起早期断齿现象。
2 改进工艺
根据分析对热处理工艺进行改进，见表4。
表4 两种热处理工艺的差别及效果
按新工艺试验后σb＝1373.7MPa已经达到设计要求（σb≥1080MPa），并且保险系数达1.764（设计要求1.387）
采用新工艺生产的齿轮已在使用厂家运行数年，未发现断齿现象。最多的已使用6年，现仍在正常运行中。
3 结论
（1）齿表面存在较多的低强度残留奥氏体和淬火马氏体组织是引起本批齿轮早期失效的主要原因。
（2）表面残留奥氏体和淬火马氏体组织过多是淬火冷却不充分造成的。
（3）淬火冷却到室温和充分的回火工艺，能有效地避免齿轮断齿现象。
作者单位：中国航空工业总公司保定螺旋桨制造厂（保定072152）
参考文献
1 北京航空学院102教研室.钢铁热处理及合金钢〈上册〉.1974
2 本溪钢铁公司第一炼钢厂，清华大学机械系金属材料教研室.钢的过冷奥氏体转变曲线（第一图册）.1978
齿轮轴断齿原因分析 概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析 C Si Mn S P Cr Mo Al 大0.39 0.31 0.52 0.002 0.06 1.5 0.17 0.85 小0.15 0.25 0.55 0.016 0.013 0.75 0.15 从成份上看，大有材料为38CrMoAl，小的材料为20CrMnMo 2、宏观形貌 大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示）
3、金相组织分析 （1）大的金相组织 100X 40X 0.30m m
200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm，渗层组织不均匀，渗层硬度801HV1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌 200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。
(2)小的金相组织 200X 40X 渗层深1.5mm 齿轮渗碳层厚1.5mm，有效硬化层厚0.8mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，
往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析 （1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析 大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。 小的渗碳淬火后心部组织为粗大（？）的板条马氏体组织，综合性能比较好，（为热处理过程中温度失控？），渗碳后表面的碳含量很高，在淬火过程中由于应力过大（是有可能）产生裂纹或微裂纹。出现在粗针马氏体针叶上，与马氏体的惯析面成一定的角度，且相互平行。这种淬火后出现的小裂纹在没有及时回火的情况下，就没法弥补，使疲劳强度和使用寿命降低。表面的这些微小的细裂纹的缺陷的存在致使齿轮在使用的过程中受到拉应力的作用而导致断裂。 5、结论 大：预处理组织不合格导致后序的氮化处理过程中组织应力的作用而产生的裂纹是崩齿的主要原因。
齿轮传动效率及齿轮疲劳实验 （附加机械功率、效率测试实验） 一.实验目的 1.了解封闭（闭式）齿轮实验机的结构特点和工作原理。 2.了解齿轮疲劳实验的过程，及通过实验测定齿轮疲劳曲线的方法。 3.在封闭齿轮实验机上测定齿轮的传动效率。 4.介绍机械功率、效率测定开式实验台，了解一般机械功率、效率的测试方法。 二.实验设备及工作原理 1.封闭（闭式）传动系统 封闭齿轮实验机具有2个完全相同的齿轮箱（悬挂齿轮箱7和定轴齿轮箱4）,每个齿轮箱内都有2个相同的齿轮相互啮合传动（齿轮9与V,齿轮5与5'）,两个实验齿轮箱之间山两根轴（一根是用于储能的弹性扭力轴6,另一根为万向节轴10）相联，组成一个封闭的齿轮传动系统。当山电动机1驱动该传动系统运转起来后，电动机传递给系统的功率被封闭在齿轮传动系统内，既两对齿轮相互自相传动，此时若在动态下脱开电动机，如果不存在各种摩擦力（这是不可能的），且不考虑搅油及其它能量损失，该齿轮传动系统将成为永动系统; 山于存在摩擦力及其它能量损耗，在系统运转起来后，为使系统连续运转下去, 山电动机继续提供系统能耗损失的能量，此时电动机输出的功率仅为系统传动功率的20%左右。对于实验时间较长的情况，封闭式实验机是有利于节能的。 1?悬挂电动机2.转矩传感器3.转速传感器4?定轴齿轮箱5?泄轴齿轮副6.弹性扭力 轴7.悬挂齿轮箱&加载狂码9.悬挂齿轮副10.万向节轴11.转速脉冲发生器2.电动机的输出功率
电动机1为直流调速电机，电动机转子与定轴齿轮箱输入轴相联，电动机 采用外壳悬挂支承结构（既电机外壳可绕支承轴线转动）；电动机的输出转矩等于电 动机转子与定子之间相互作用的电磁力矩，与电动机外壳（定子）相联的转矩传感器2提供的外力矩与作用于定子的电磁力矩相平衡，故转矩传感器测得的力矩即为电动机的输出转矩To；电动机转速为n,电动机输出功率为P u =n? To/9550 （KW）。3.封闭系统的加载 当实验台空载时，悬挂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上载荷W 后，对悬挂齿轮箱作用一外加力矩WL,使悬挂齿轮箱产生一定角度的翻转，使两个齿轮箱内的两对齿轮的啮合齿面鼎紧，这时在弹性扭力轴内存在一扭矩T9 （方向与外加负载力矩WL相反），在万向节轴内同样存在一扭矩TJ （方向同样与外加力矩WL相反）；若断开扭力轴和万向节轴，取悬挂齿轮箱为隔离体, 可以看出两根轴内的扭矩之和（Tg+TJ）与外加负载力矩WL平衡（即T9+T9'=WL）；乂因两轴内的两个扭矩（T9和T9'）为同一个封闭环形传动链内的扭矩，故这两个扭矩相等（T9=T9*）,即2T9=WL, T9=WL/2 （Nm）；由此可以算出该封闭系统内传递的功率为： P9=T9 n / 9550=WLn/19100 （KW） 其中：n--电动机及封闭系统的转速（rpm）； W-所加祛码的重力（N）； L—加载杠杆（力臂）的长度，L= 0.3 mo 4.单对齿轮传动效率 设封闭齿轮传动系统的总传动效率为Q ; 封闭齿轮传动系统内传递的有用功率为P9； 封闭齿轮传动系统内的功率损耗（无用功率）等于电动机输出功率Po,即： Po=（ P9 / n）-P9 n=p9 / （Po+PJ 二T9/ （T0+T9） 若忽略轴承的效率，系统总效包也含两级齿轮的传动效率，故单级齿轮的传 动效率为：7=向=｛〒务 5.封闭功率流方向""
概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。为了弄清楚产生断裂的原因， 1、化学成份分析 从成份上看，大有材料为38 Cr Mo Al ，小的材料为20 Cr MnMo 2、宏观形貌 大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。（如图示） 3、金相组织分析 （1）大的金相组织 100X 40X 200X 齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm ，渗层硬度801HV 1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。 200X 断裂处的显微组织形貌
200X 中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。 (2)小的金相组织 200X 40X 齿轮渗碳层厚1.5 mm，有效硬化层厚0.8 mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。 200X 表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，往里为马氏体组织。500X 中心组织：低碳板条马氏体组织。 4、原因分析 （1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。（2）从金相组织上分析 大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。
减速机轴断裂分析 董毅,李晓玲,刘臻祥,周玉英 (内蒙古北方重工业集团有限公司,包头014033) 摘要:某减速机使用30多小时后,齿轮减速机轴发生弯曲,该轴在进行冷校直时发生断裂。通过对断裂轴的断口宏微观分析、金相检验以及硬度测定,认为该轴是在应力集中条件下承受对称旋转弯曲载荷作用,产生早期疲劳断裂。造成疲劳断裂的原因是由于热处理工艺不合理,致使材料力学性能未达到设计要求,导致轴的疲劳抗力降低,加之圆角加工较差,工作时产生应力集中,加速了轴的疲劳断裂。 关键词:减速机;轴;疲劳断裂;退刀槽 某煤矿从国外购进的减速机,安装使用30h余后,齿轮减速机轴发生弯曲,无法正常使用,在对弯曲的减速机轴进行冷校直时,轴突然发生断裂。 查阅减速机轴的有关技术资料,该轴采用17CrNiMo6钢制造,轴整体经调质处理后,表面进行中频处理,使轴表面及退刀槽根部洛氏硬度达到59～62HRC。 1 理化检验 1.1 断轴宏观分析 断裂位于减速机轴表面退刀槽根部,见图1。
图1 轴断裂位置(mm) 图2 宏观断口形貌 宏观断口见图2,断口表面有较明显的贝壳状花样,属于典型的疲劳断裂。断口由疲劳裂源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区三个区域组成。 仔细观察断口裂纹源区,其表面较平坦,尺寸在距表面5mm范围内(图2A处)。裂纹扩展区贝纹线比较扁平。瞬间断裂区在裂源的对面,呈椭圆形,断口形貌为纤维状,表明减速机轴主要受旋转弯曲应力。断口瞬断区域较小、较圆约占整个断口面积的1/6,说明轴整体受力较小,属典型的高周疲劳断裂。由疲劳区及贝纹线的形态可知,疲劳裂纹扩展过程中两侧较快,说明退刀槽根部有应力集中现象。 1.2 断口微观分析 用AMRAY21000B型扫描电镜观察样品断口,断裂起源于轴表面退刀槽根部,该处有机加工刀痕,见图3;裂纹扩展区可见疲劳条纹,见图4;瞬断区为细小韧窝。
1. 齿轮接触强度计算 1.1齿轮接触的计算应力 βανεννπσK K K K u u bd F Z Z Z MPa E E R L F H A t E H red H 1)(11112 2 2121±?=-+-= 式中： A K —工况系数； νK —动载系数； αH K —接触强度的端面载荷分配系数； βK —齿向载荷分布系数； H Z —节点域系数； E Z —弹性系数； εZ 一重合度系数； 1.1.1 工况系数A K 由于齿轮的载荷特性为工作稳定状况下，故取工况系数为A K =1.0. 1.1.2 动载系数νK 由于 =15.96m/s 齿轮重合度 再根据《机械设计手册》图8-32与8.33得；
)=1.48-0.44(1.48-1.22)=1.36 1.1.3 端面载荷分配系数αH K 查表8-120得 21εαZ C K H H ? = 其中H C 查图8-34为0.865. 1.1.4 齿向载荷分布系数βK 查图8.35可得βK =1.13. 1.1.5 节点域系数H Z 式中：错误！未找到引用源。为端面分度圆压力角； 错误！未找到引用源。 为基圆螺旋角； 错误！未找到引用源。 为端面啮合角； 经计算最后得到H Z =2.254 1.1.6 弹性系数E Z 带入各值后，得E Z =189.87错误！未找到引用源。。 1.1.7 重合度系数εZ 与1.13的分母约去，不需考虑。
最后得到理论接触应力为： MPa Z mm mm N Z MPa H 67.124413 .11 865.036.11208.2208.3776.1572.7627.5265287.189254.2=???????? ??=ε εσ 1.2 接触疲劳极限lim H σ' W R V L N H H Z Z Z Z Z lim lim σσ=' 式中： 'H l i m σ表示计算齿轮的接触疲劳极限； Hlim σ表示试验齿轮的接触疲劳极限； N Z 表示接触强度的寿命系数； L Z 表示润滑剂系数； V Z 表示速度系数； R Z 表示光洁度系数； W Z 表示工作硬化系数。 1.2.1 试验齿轮的接触疲劳极限lim 1H σ 由手册中图8-38d 查得lim 2lim 1H H σσ==1690MPa 。 1.2.2 接触强度的寿命系数N Z 查表8-123得6 0102?=N ， nt N e γ60= 0N N e >，取121==N N Z Z 。 1.2.3 润滑剂系数L Z 取10050=υ，由图8-40查得21L L Z Z ==1. 1.2.4 速度系数V Z 由图8-41，按V=1米/秒和MPa H 1200lim >σ查得95.021==V V Z Z 。
二级齿轮轴齿面开裂原因分析报告 一、 情况简述：二级齿轮轴经试机运行后开箱检查发现齿面上存在裂纹缺陷，如1图所示：裂纹出现在分度圆与齿根之间沿着轴向伸长，其外观已呈开放型并以相同的形式分布在多个轮齿的同一侧齿面上。 该零件采用20CrMnTiH材料制造、模数m n=12，滚齿后经渗碳淬火热处理要求为：⑴ 磨齿 前硬化层深度 2.5~2.8mm（界限值550HV1），齿面经磨削加工后成品有效硬化层深度2.0~2.2mm（界限值550HV1）;⑵ 齿表面硬度58~62HRC，心部硬度33~48HRC;⑶ 金相按JB/T6141.3《重载 齿轮渗碳金相检 验》，表层组织：马 氏体、残留奥氏体 1~4级合格，碳化 物1~3级合格；心 部组织1~4级合 格。为分析齿面裂 纹形成原因，在图 1所示多个白色印 记处割取试样检 查，结果报告如下： 二、金相分析及显 微硬度检查：从多 处切割试样观察裂 纹断面均呈现如图 2所示弧线形态， 图示裂纹环绕经过 齿面表层 1.60mm 深度范围，裂隙内 部及附近无夹杂 物、无疏松等材料 缺陷，浸蚀检查：⑴ 表层组织：多段查看裂纹及附近最表面层显现出断面为月牙状白色区域，如图3所示为其中较小的一处可窥见其全貌，是典型的磨削产生二次淬火组织，图4显示一条裂纹穿过二次淬火层的情形，图5为二次淬火层较深的部位：白色区域深度达到0.27mm，紧邻的次表层为深色过度回火组织(测得该处最低显微硬度值仅451HV1），此处测得复合型总变质层
深度接近1.6mm；检查渗碳淬火表层金相组织，马氏体及残留奥氏体2级，如图6所示为齿顶部位同时存在断续点状和细条状碳化物，呈不均匀的网状分布综合评定为4级；经磨削后的齿面表面碳化物级别为3级。⑵ 心部组织：如图7所示心部铁素体评为5级。 三、宏观硬度及硬化层深度检查：⑴ 表面硬度:从齿顶测量59.5,60.5,60HRC;⑵ 硬度梯度及硬化层深度：在齿分度圆处测量数据见表1，绘制硬度梯度曲线如图7，由此测得该齿轮轴成品齿面分度圆处有效硬化层深度：1.93mm （界限值550HV 1）；由图可见因磨削烧伤从0.7mm 深度起，向 外硬度呈下降状态最表层硬度值低于400HV 1;⑶心部硬度：26.5，28，27HRC。 四、分析与结论：（1）以上检查显示齿轮轴齿面开裂处无原材料缺陷，齿面裂纹的产生明显由磨削引起。因磨削工艺控制不当使磨齿加工表面温度急剧上升，形成较深的二次淬火层和过度回火组织，随着组织改变材料的硬度、强度下降并带来表面比容变化产生较大应力，以及瞬间激烈热胀冷缩应力和切削加工力结合，超过此处材料仅有的强度极限，形成了与热处理淬火开裂状态相似的表面裂纹。（2）从检查中发现该零件自身存在热处理质量缺陷：a、表面碳化物呈网状分布，会加大材料开裂倾向；b、心部硬度偏低与心部组织不符合要求，降低轮齿抗弯曲疲劳能力。 五、改进措施与建议：（1）磨削烧伤区分布在分度圆下近齿根1/3带上，客观上表明该处磨削加工余量最大，使之成为磨削缺陷易产生部位，应考虑适当减少此处热后磨削量；（2）查找磨削工序上的原因，从机器、磨具、操作、冷却效果等方面降低磨削发热现象、抑制磨削热的过多产生；（3）加强对热处理零件内在质量的监察，同时加强对产品外观缺陷的检查，防止不合格品甚至废品混入最后工序。 ＸＸＸＸ有限公司 生产中心 工艺组 钢 件 部 质量组 2009-10-10 表1 齿面裂纹处硬度梯度测量数据 至表面距离mm 0.05 0.1 0.2 0.3 0.40.50.60.8 1.0 1.2 1.6 1.9 2.0 2.2 心部硬化层深度硬度值 HV 1 347 458 507 546 583 602 652 699 699 675 647 559 531 505 287 1.93mm
齿轮常见损伤形式及产生的原因 齿轮常见损伤形式及产生的原因 损伤形式损伤特征损伤原因损伤结果 齿面烧伤有腐蚀性点蚀的特征①齿面剧烈磨损②由磨损引起的局部高温 ③齿隙不足④齿面加工精度达不到要求⑤ 润滑不当⑥超负荷、超速运行 齿面局部软化，疲劳寿 命随之降低 变色齿面有变色现象①齿面硬度低、温度高②润滑状态劣化产生胶合的前兆 初期点蚀发生在轮齿节线附近的齿 根表面上，具有点蚀形貌 ①齿面局部凸起，局部承受较大负荷②受交 变应力作用 对轮齿损坏影响不大 破坏性点 蚀蚀点尺寸大，齿形被破坏 ①由于局部点蚀，引起动态负荷加大②齿面 硬度高③光洁度低④润滑油不良 蚀坑往往成为疲劳源， 最终导致轮齿疲劳断 裂 剥落凹坑比硬坏性点蚀大而深， 断面较为光滑，多发生在齿 顶或齿端部 ①轮齿的表层和次表层缺陷②热处理产生 过大的内应力 产生范围较大的齿面 疲劳损坏 滚轧和缍 击 齿顶或齿端部产生飞边或 齿顶揉圆，主动轮在齿面节 线附近出现凹坑，从动轮产 生凸起 ①受冲击负荷作用②啮合不良致使齿面屈 服和变形③齿面硬度低④润滑油不良 通常在齿面上产生，局 部完全被破坏，然后轮 齿其余部分产生严重 的塑性变形，进而齿轮 报废 中等磨损主动轮发生在齿顶，从动轮 发生在齿根 ①轮齿承受过高载荷②润滑油不良 使用寿命降低，噪声变 大 破坏性磨 损工作恶化，齿形改变①齿轮啮合节圆的滑动受阻②润滑油不良 可能导致点蚀和塑性 变形，寿命显著降低 磨料磨损齿面滑动方向出现彼此独 立的沟纹 ①外界的微粒进入轮齿啮合面②润滑油过 滤网损坏 使用寿命降低，润滑条 件进一步劣化 胶合撕伤 沿齿面的滑动方向形成沟 槽，在齿根和节线附近被挖 成凹坑，使齿形破坏 ①负荷集中于局部的接触齿面上②油膜破 坏③单位接触负荷过大 导致齿轮早期损坏 干涉磨损主动齿轮的齿根被挖伤，从 动齿轮齿顶严重破坏 ①设计、制造不当②组装不良 噪声增大，最终导致一 对啮合齿轮全部报废 腐蚀磨损在齿面上产生腐蚀斑点①由于空气中的潮湿气体、酸或碱性物质造 成润滑油的污染润②滑油中的极压剂添加 不当 降低使用寿命 剥片 小而薄的金属片从齿面剥 不，严重时可在润滑油中看 到大量的金属剥片 ①齿面硬化层过薄或心部硬度低②热处理 工艺不当 噪声增大，导致齿轮损 坏 波纹齿面产生波纹状损伤，以渗 碳的双曲线小齿轮最为常 见 ①润滑不当②高频振动及滑动摩擦促使齿 面屈服 噪声增大
减速机高速齿轮轴断裂失效分析靳璇 摘要：随着社会科学技术的不断发展，减速机在工业生产当中具有较为广泛的 应用，但是减速机在使用过程当中高速齿轮轴经常发生断轴现象，甚至带来一定 的安全隐患。为了解决减速机高速齿轮轴断轴问题，首先从材料、装配工艺以及 运行维护四个方面对导致减速机高速齿轮轴断裂的因素进行了分析，最后从选择 合适的产品、进一步完善减速机的装配工艺以及加强日常管理与维护三个方面论 述了具体的解决对策。 关键词：减速机；高速齿轮轴；断裂失效 引言 某生产企业所用减速机高速轴突然产生早期断裂现象，通过现场查看可知， 电机和减速机间的联轴器已完全脱离，且壳体破碎，其它和这一高速轴一同参与 运转的齿轮轴，均在事故产生之后发生不同程度的弯曲变形。此高速轴属于典型 的齿轮轴，发生断裂后齿面依然保持完好，未发生变形与断齿。现围绕这一减速 机高速轴实际情况，对其断裂失效作如下深入分析。 1减速机轴失效概况 某公司生产的矿用带式输送机在运行90天后，其配套使用的减速机高速轴发生断裂，如图1所示。该减速机齿轮轴发生断裂属于早期失效事故，远低于设计 寿命；为了分析事故原因，避免类似事故再次发生，从材料成分、力学性能、硬度、金相组织、断口形貌等多个方面对断裂轴进行了分析，找到了疲劳源，得出 了失效原因，这对类似工况的断裂轴类的分析提供了有益的借鉴。 图1断裂的减速机齿轮轴 2减速机高速齿轮轴断裂检测 2.1基础资料收集 基础资料的收集是进行减速机高速齿轮轴断裂检测工作的重要基础，对后续 检测工作的正常开展，以及得到准确的检测结果均有重要作用和意义，应引起相 关人员的重视。此次研究的主要对象为3C710NE型减速机，其速比、输入功率和 输入转速分别为2.034、710kW和741r/min。根据生产单位提交的相关工艺图纸，其硬度需要达到59-62HRC的要求。 2.2主要成分检测 对于该减速机，其高速齿轮轴材料为17CrNiMo6，在取样后，用光谱测定仪 与碳硫仪进行成分含量测定，测定结果为：碳含量0.18%、锰含量0.57%、硅含 量0.27%、磷含量0.011%、硫含量0.003%、铬含量1.73%、镍含量1.55%、钼含 量0.28%。通过对相关资料的查证可知，该原材料为德国牌号，成分方面的技术 要求为：碳含量在0.15~0.19%范围内、锰含量在0.50-0.60%范围内、硅含量在不 大于0.4%范围内、磷含量不得大于0.012%、硫含量不得大于0.006%、铬含量在1.50~1.80%范围内、镍含量在1.40~1.70%范围内、钼含量在0.25~0.35%范围内。 通过对比可知，该件硫、磷等元素含量满足技术要求。 2.3主要力学性能检测 为对该件原材料各项力学性能进行检测，通过线切割制得拉伸试样与冲击试样。其中，拉伸试样属于非标准形式的板状试样，其截面面积为4mm×10mm； 而冲击试样则属于U型缺口形式的试样。1#拉伸试样的σs为575.6MPa，σb为1072.5MPa，δ为24%，ψK为46.089%；2#拉伸试样的σs为427.2MPa，σb为
齿轮疲劳试验数据多变的原因分析 Causes of Variability in Gear Fatigue Testing Gregory A.Fett and Michael A .Follis Dana Corporation ,Torque Traction Technologies Group 【摘要】 零件的疲劳试验数据变化很大，高强度表面渗碳硬化零件齿轮更是如此。长期的大量齿轮疲劳试验数据表明，在相同试验条件下，齿轮的高疲劳寿命与低疲劳寿命比较,比值可达9：1。本文介绍了一种系统分析方法，以确定引起齿轮疲劳试验数据多变的原因。本文主要通过准双曲面锥齿轮组的动态疲劳试验研究不同原因对疲劳试验影响的大小，每次试验间隔为6个月。研究结果表明动态试验设备、热处理、切齿以及齿轮用钢都会对疲劳试验寿命产生一定的影响。为了研究金相组织与疲劳试验寿命的联系，试验也对几种金相组织因素进行检查。 简介 齿轮疲劳试验数据会产生相当大的散差和变化。在过去30多年驱动桥和变速器工业生产中，测试时间跨度较长的大量试验结果表明，试件的高疲劳寿命VS低疲劳寿命的比值达到9：1是普遍的。这些试验数据都是在相同试验条件下，测试相同数量的试件得到的。如果试验测试涉及到多种材料因素，那么在任何给定的应力应变条件下，试验室样品的测试数据比值会有10：1或更大的差别。基于此种原因，人们很难甚至几乎不可能对两组不同的数据是否真的存在差别作出判断。 试验 设计本试验的目的是为了确定齿轮疲劳试验数据变化的潜在原因，并定量分析各种原因对试验数据变化的影响。试验采用的从动齿轮毛坯均取自同一钢锭，并经过相同的热处理，然后分为三类。部分毛坯在相同时间内完成切齿加工、渗碳热处理及后续加工，编号为A，动态试验时间间隔为6个月，目的是确定不同时间和试验设备会对试验数据产生多大的变化。部分齿轮编号为B，与A组试件在同一时间完成切齿加工，但不立即进行渗碳热处理，而是时间间隔6个月进行渗碳热处理及后续加工，然后与A组试件一同进行动态试验，除热处理外，其余工艺与A组试件的相同，目的是确定渗碳热处理对试验数据变化的影响。C 组齿轮试件分别完成毛坯准备和切齿加工、渗碳热处理以及后续加工等工序，时间间隔为6个月，与A组和B组试件一起进行动态试验，除切齿外，其余工艺基本与B组试件相同，目的是确定切齿对试验数据变化有多大的影响。最后，D 组试件是随机选择的现生产试件，时间间隔6个月，并与A、B、C组试件一起进行动态试验，选择的每批试件采用相同牌号的材料和热处理工艺，目的是研究包括渗碳用钢在内的多种原因的影响。为了确定其它因素是否会对试验结果产生影响，试验也对几组试验后的齿轮进行金相组织分析。 数据 表1中列出了试验的原始数据，每组试验有5个样品，其中有一组为原始基准试验，与A组一起进行，间隔6个月后，则进行一轮A、B、C、D组齿轮试验。每组齿轮的试验随机安排，间隔为6个月，以保证试验数据的客观性。表1中前两组数据是在同一试验机上进行，三、四组数据分别在两个不同试验机上进
齿轮常见失效原因及其维修方法分析 在我国的机械行业中，作为机械设备中的必要零件，齿轮的生产精度以及生产质量直接决定着机械设备的使用性能。但是在实际的使用过程中，机械设备出现故障很多原因就是设备中的齿轮出现了失效问题。文章主要针对齿轮的时效常见问题以及相应的维修方法给予详细的分析以及阐述，希望通过文章的阐述以及分析能够帮助机械设备中的齿轮找出问题出现的原因，及时给予维修；同时也希望通过文章的阐述能够为我国的齿轮生产及制作的发展及创新贡献力量。 标签：齿轮失效；机械设备；维修方法 在机械设备的传动部分，齿轮通常是作为一种变速传动零部件。因此在我国的机械设备中，齿轮是一种不可替代的传动零部件。伴随着现阶段我国机械设备对于齿轮的应用范围越来越大，齿轮制作以及发展也是非常的迅速。但是在实际的设备运行过程中，齿轮往往会由于一系列的原因出现失效问题。根据相关部门的统计，机械设备的故障中有近一半是由于齿轮失效造成的。基于上述的情况，我们要对齿轮失效的原因给予详细的分析和处理，选择最优化的维修方法进行齿轮失效维修，保障机械设备的正常运行。 1 机械设备中的齿轮失效主要原因 关于机械设备中的齿轮失效主要原因的阐述以及分析，文章主要从三个方面进行分析以及阐述。第一个方面是齿轮折断造成的齿轮失效。第二个方面是齿轮齿面出现损坏造成的齿轮失效。第三个方面是其他问题造成的齿面失效。下面进行详细的论述以及分析。 1.1 齿轮折断造成的齿轮失效 在实际的应用过程中，齿轮失效中的齿轮折断根据不同的齿轮形式有不同的折断原因。全齿轮折断通常情况下出现在直齿轮的轮齿处；局部齿轮折断通常出现在斜齿轮以及锥齿轮的轮齿处。下面作具体的分析。 1.1.1 在齿轮运行过程中会因为过载出现齿轮折断 由于过载导致的齿轮折断，在齿轮的折断区域会出现放射状的放射区域或者是人字的放射区域。在通常情况下齿面断裂的放射方向和断裂的方向是平行的。断面放射中心就是贝壳纹裂的断面断口。齿轮出现过载折断的主要原因是齿轮在较短的时间内承载的外界压力远远大于齿轮本身的最大压力，过大的压力造成了齿轮强度变低，出现折断的问题。同时导致齿轮出现折断的原因还有很多，例如齿轮的加工精度不符合要求；齿轮的齿面表面太粗糙和齿轮的加工材质本身存在缺陷等。 1.1.2 在齿轮运行过程中会因为疲劳出现齿轮折断
减速机轴断裂分析 摘要：本文较客观地分析了在日常设备维修工作中常见的轴断裂原因，从根本上解决处理轴断裂问题，确保设备安全，经济、稳定运行，创造较好的经济效益。 关键词：轴；断裂；原因；分析 Abstract: This paper objectively 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. Keywords: shaft; fracture; reason analysis 中国分类号：TGll5.2文献标识码：A文章编号： 在水泥生产工作中，经常会遇到轴的断裂情况:如减速机齿轮轴、大型风机轴、斗式提升机轴等。能正确地分析断轴的原因，对新轴的加工制作、材质选择、热处理方法及轴的安装、调整、使用、日常维护至关重要。现对一例断轴原因进行分析。 亚泰水泥公司制成车间2#水泥磨于1999年12月投人使用，于2007年5月29日发现二段轴轴向串动严重，后经修复进行使用，使用效果不理想，只能少投料，影响生产。决定更换新轴后运行十余天该轴与齿轮配合处断裂。 经过分析判断，这次故障的原因主要是生产厂家在生产过程中加工装配及热处理方法上存在一定的问题，主要表现在：1、加工出现误差，齿轮轴及齿轮配合不达标，而导致装配过松，经过长时间运行，齿轮轴及齿轮配合出现松动。使齿轮磨损后产生轴向推力，造成高速齿轴向串动。2、热处理不当是造成齿轮轴断裂的主要原因。 查阅减速机轴的有关技术资料为：该轴采用17CrNiMo6钢制造，轴整体经调质处理后，表面进行中频处理，使轴表面及根部洛氏硬度达到59～62HRC。1理化检验1.1断轴宏观分析断裂位于减速机轴表面退刀槽根部，见图1。 图1轴断裂位置(mm) 宏观断口见图2，断口表面有较明显的贝壳状花样，属于典型的疲劳断裂。断口由疲劳裂源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区三个区域组成。
45钢齿轮开裂原因分析 周维兴 （无锡宝露重工有限公司，江苏214000） 摘要：通过宏观形貌观察、低倍组织、金相检验等，分析得出45钢齿轮开裂的原因是材料组织缺陷和加热工艺不合理。 关键词：45钢齿轮；开裂；金相分析中图分类号：TG115 文献标志码：B Analysis of Fraction Cause for 45Steel Gear Zhou Weixing Abstract ：By adopting means of macro appearance observation ，macro structure and metallurgical test ，fraction cause of 45steel gear has been analyzed ，which was structural defect of material and unreasonable heating process． Key words ：45steel gear ；fraction ；metallurgical analysis 某公司生产的45钢齿轮出现开裂。齿轮大 致规格为 130mm ?30mm ，加工过程为：从圆钢棒上切锯坯料，经调质处理后进行机加工和滚齿，然后进行高频表面淬火（水冷，具体温度未明）和中低温回火。约有5%的齿轮在水冷淬火时出现开裂。开裂情况如图1所示。对齿轮开裂原因进行了分析。1 化学成分分析 从齿轮上取样进行化学成分检测，用Spectro MAXx 型直读光谱仪分析化学成分，检测结果见表1。 从分析结果可见，试样成分符合GB /T699中 45钢各种元素的范围要求。2金相和硬度检验2．1 夹杂物检验 在齿轮开裂处取试样，经磨制、抛光后按GB /T10561—2005进行非金属夹杂物级别评定，结果见表2。夹杂物在试样中的分布如图2所示。 图1齿轮开裂宏观形貌 Figure 1Macro appearance of cracked gear 表1试样化学成分分析（质量分数， %）Table 1 Chemical composition analysis of test specimen （mass fraction ，%） 元素C Si Mn S P Cr Ni Cu 标准值表面试样 0．42 0．50 0．47 0．17 0．37 0．28 0．50 0．80 0．61 ≤0．0300．025 ≤0．0300．020 ≤0．250．055 ≤0．250．023 ≤0．250．011 收稿日期：2013—05—23 3 4《中国重型装备》 No．4 CHINA HEAVY EQUIPMENT December 2013
20CrMnTiH 齿轮轴断裂原因分析 刘 健, 陈宏豫， 寇志贤, 李春玉 （承德建龙特殊钢有限公司技术处，河北 兴隆067201） 摘要：采取宏观形貌分析、化学成分分析、金相分析等手段对20CrMnTi 齿轮轴断裂 原因分析，结果表明，热处理后基体强度偏低和相对于承载能力而言工作应力较大是导致齿轮轴发生快速脆性断裂的主要原因。 关键词：齿轮轴、断裂分析、组织 20CrMnTiH Gear Axle Break Analysis of Causes LIUJian,CHENHongyu,KOUZhixin,LiChunyu (Chengde long special steel co., Ltd.Technical Department, Hebei Xinglong 067201) Abstract: In this article use macro-morphology analysis, chemical analysis, microstructure analysis by means of the gear shaft 20CrMnTi Failure Analysis ，Last show the matrix strength after heat treatment relative to the carrying capacity of low and work stress in terms of larger gear shaft leading to the main reason of rapid brittle fracture. Key words: Gear shaft Fracture Analysis Organization 某公司用20CrMnTiH 作为农用三轮车变速箱上的四轮曲轴齿轮主选材，安装该批齿轮轴的三轮车发生多起断轴现象，断轴时行使时间大约100小时。 齿轮轴加工工艺：圆钢（直径为φ45mm ）经冷剪下料 反射炉加热模锻 正火 机加工 渗碳淬火 180-200℃回火 喷砂 磨加工（花键外圆） 尺寸检验合格发货。设计齿轮轴渗碳硬化层厚度0.6-1.0mm,齿面硬度58-64HRC ，心部组织硬度33-40HRC 。 1试样的制备及试验方法 对发生断裂的齿轮轴线切割取样，宏观检测端口表面形状，进行力学性能、化学成分和金相组织分析，找出发生断裂的原因。 2试验结果分析 2.1断裂齿轮轴成分分析 化学成分见表1 表1 材料化学成分分析结果及标准规定对照（W/%） 由表1看出：断裂齿轮轴的化学成份符合GB/T5216-2004中对20CrMnTiH 钢的规范要求。 2.2断裂齿轮轴力学性能
齿轮接触疲劳强度试验方法（GB/T14229-93） 1主题内容与适用范围 本标准规定了测定渐开线圆柱齿轮接触疲劳强度的试验方法，以确定齿轮接触承载能力所需的基础数据。 本标准适用于钢、铸铁制造的渐开线圆柱齿轮由齿面点蚀损伤而失效的试验。其它金属齿轮的接触疲劳强度试验可参照使用。 4试验方法 确定齿轮接触疲劳强度应在齿轮试验机上进行试验齿轮的负荷运转试验。当齿面出现接触疲劳失效或齿面应力循环次数达到规定的循环基数N。而未失效时（以下简称“越出”），试验终止并获得齿面在试验应力下的一个寿命数据。当试验齿轮及试验过程均无异常时，通常将该数据称为“试验点”。根据不同的试验目的，选择小列不同的试验点的组合，经试验数据的统计处理，确定试验齿轮的接触疲劳特性曲线及接触疲劳极限应力。 4.1常规成组法 常规成组法用于测定试验齿轮的可靠度-应力-寿命曲线（即R-S-N曲线），求出试验齿轮的接触疲劳极限应力。 试验时取4～5个应力级，每个应力级不少于5个试验点（不包括越出点）。最高应力有中的各试验点的齿面应力循环次数不少于1×106。最高应力级与次高应力级的应力间隔为总试验应力范围的40%～50%，随着应力的降低，应力间隔逐渐减少。最低应力级至少有一个试验点越出。 4.2少试验点组合法 少试验点组合法通常用于测定S-N曲线或仅测定极限应力。 试验时试验点总数为7～16个。测定S-N曲线时，应力级为4～10个，每个应力级取1～4个试验点。 测定极限应力时可采用升降法。 采用正交法进行对比试验时，每个对比因素至少有3个试验点。 5试验条件及试验齿轮 5.1齿轮接触疲劳强度试验按下述规定的试验条件和试验齿轮进行（对比试验的研究对象除外），上此可确定试验齿轮的接触疲劳极限应力σHlim。
齿轮失效分析实例 齿轮是传递运动和动力的一种机械零件。齿轮的类型以及特点不仅可决定齿轮的运转特性，并且也决定了它是否会过早地失效。 齿轮失效的类型可划分为四种： (1)磨损失效，是指轮齿接触表面的材料损耗； (2)表面疲劳失效，是指接触表面或表面下应力超过材料疲劳极限所引起的材料失效。进一步又可分为初始点蚀、毁坏性点蚀和剥落。 (3)塑性变形失效，是指在重载荷作用下表面金属屈服所造成的表面变形。它又可进一步分为压塌和飞边变形、波纹变形和沟条变形。 (4)折断失效，是指整个轮齿或轮齿相当大的一部分发生断裂。可以进一步分为疲劳折断、磨损折断、过载折断、淬火或磨削裂纹引起的折断等。 本章主要介绍变速箱齿轮及被动齿轮的失效分析实例，供读者参考。 变速箱齿轮失效分析 1.45号钢齿坯裂纹分析 45号钢齿坯，由φ80mm圆钢落料后直接粗车成外径为φ78mm的柱体形状。其化学成分为：C：0.49％，Mn: 0.68％，Cr<0.2％。热处理工艺过程：在X—45箱式电炉中加热，到温度(820℃)装炉，装炉量109只，保温时间为一小时(工件达到温度后计算时间)，工件用盐水冷却(冷却液不循环)，水温20~30℃。回火温度为520~530℃(零件淬火后隔天回火)。经车削后，发现零件内孔平面和内孔上有较多裂纹，如图1和2所示。 图1 OPI 图象说明： 零件实物经SM-3R型渗透剂着色探伤后宏观形貌。经肉眼与放大镜观察，在齿坯内孔平面与内孔中有距离大致相等的5~6处较长的裂纹，裂纹均由内孔之平面与孔交界处为起始分别向内孔壁与平面扩展；内孔平面上和内孔交界处加工纹路明显且尖锐。
图象说明： 内孔平面试样作金相观察，有 数条裂纹交叉分布，其内充满氧化皮 夹杂。其微观裂纹长度不等，分别为 0.63mm,0.29mm,0.23mm及0.19等。 图2 OMI 200× 2．汽车变速箱齿轮失效 失效齿轮为载重汽车变速箱一挡齿轮，由渗碳钢制造，在进行台架试验时，未达到设计要求就发生断齿现象。 根据断口的形貌可断定该齿轮的断裂为高应力作用下引起的快速断裂。主动齿轮心部断口基本为韧窝，被动齿轮具有准解理断裂形貌，说明主动齿轮韧性较好，但强度较低。显微硬度证实了主动齿轮硬度较被动齿轮低。两只齿轮渗碳层中均有网状渗碳体析出，这将使表层韧性较低，致使在运转过程经受不了启动冲击应力的作用。本次断裂事故是由主动齿轮先断裂，进而引起被动齿轮崩齿，故在被动齿轮上还能看到碰伤的痕迹。因此，可以认为齿轮失效的原因为渗碳工艺控制不当（热处理不当）而引起断齿。 变速箱一挡齿轮发生断齿后的宏观实物如图3所示。主动齿轮及被动齿轮断齿后的宏观断口形貌见图4所示。 图象说明： 变速箱齿轮发生断齿后的宏观 实物形貌。 图3 OPI
关于减速机高速轴断裂 一、不同心出现的断轴问题 有的用户在设备运行一段时间后，驱动电机的输出轴断了。为什么驱动电机的输出轴会扭断？当我们仔细观查驱动电机折断的输出轴横断面，会发现横断面的外圈较明亮，而越向轴心处断面颜色越暗，最后到轴心处是折断的痕迹(点状痕)。这一现象大多是驱动电机与减速机装配时两者的不同心所致。 当驱动电机和减速机间装配同心度保证得较好时，驱动电机输出轴所承受的仅仅是转动力(扭矩)，运转时也会很平顺，没有脉动感。而在不同心时，驱动电机输出轴还要承受来自于减速机输入端的径向力(弯矩)。这个径向力的作用将会使驱动电机输出轴被迫弯曲，而且弯曲的方向会随着输出轴转动不断变化。如果同心度的误差较大时，该径向力使电机输出轴局部温度升高，其金属结构不断被破坏，最终将导致驱动电机输出轴因局部疲劳而折断。两者同心度的误差越大时，驱动电机输出轴折断的时间越短。在驱动电机输出轴折断的同时，减速机输入端同样也会承受来自于驱动电机输出轴方面的径向力，如果这个径向力超出减速机输入端所能承受的最大径向负荷的话，其结果也将导致减速机输入端产生变形甚至断裂或输入端支撑轴承损坏。因此，在装配时保证同心度至关重要！ 从装配工艺上分析，如果驱动电机轴和减速机输入端同心，那么驱动电机轴面和减速机输入端孔面间就会很吻合，它们的接触面紧紧相贴，没有径向力和变形空间。而装配时如果不同心，那么接触面之间就会不吻合或有间隙，就有径向力并给变形提供了空间。 同样，减速机的输出轴也有折断或弯曲现象发生，其原因与驱动电机的断轴原因相同。但减速机的出力是驱动电机出力和减速比之积，相对于电机来讲出力更大，故减速机输出轴更易被折断。因此，用户在使用减速机时，对其输出端装配时同心度的保证更应十分注意！ 二、减速机出力太小出现的断轴问题 如果不是驱动电机轴断，而是减速机的输出轴折断，除了减速机输出端装配同心度不好的原因以外，还会有以下几点可能的原因。 首先，错误的选型致使所配减速机出力不够。有些用户在选型时，误认为只要所选减速机的额定输出扭矩满足工作要求就可以了，其实不然。一是所配驱动电机额定输出扭矩乘上速比，得到的数值原则上要小于减速机产品样本提供的相应额定输出扭矩；二是同时还要考虑其驱动电机的过载能力及实际应用中所需最大工作扭矩。理论上，用户所需最大工作扭矩一定要小于减速机额定输出扭矩的2倍。尤其是有些应用场合必须严格遵守这一准则，这不仅是对减速机内部齿轮和轴系的保护，更主要的是避免减速机的输出轴被扭断。如果没有考虑到这些因素，一旦设备安装有问题，减速机的输出轴被负载卡住，这时驱动电机的过载能力依然会使其不断加大出力，直到减速机的输出轴所承受的力超过其最大输出扭矩，轴就会扭断。如果减速机额定输出扭矩有一定的裕量，那么扭断输出轴的槽糕情况就会避免。 其次，在加速和减速的过程中，减速机输出轴所承受瞬间的冲击扭矩如果超过了其额定输出扭矩的2倍，并且这种加速和减速又过于频繁，那么最终也会使减速机断轴。如果有这种情况出现，应仔细计算考虑加大扭矩裕量。 三、减速机的正确安装 正确的安装、使用和维护减速机，是保证机械设备正常运行的重要环节。因此，在您安装行星减速机时，请务必严格按照下面的安装顺序，认真地装配。 第一步：安装前应确认电机和减速机是否完好无损，并且严格检查驱动电机与减速机相连接的各部位尺寸是否匹配。这里指的是驱动电机法兰的定位凸台和轴径与减速机法兰的定位凹槽和孔径间的尺寸及配合公差；擦拭处理配合表面的污物与毛刺。 第二步：旋下减速机法兰侧面的工艺孔上的螺堵，旋动减速机的输入端，使抱紧内六角螺钉帽与工艺孔对齐，插入内六角工具旋松抱紧内六角螺钉。 第三步：手持驱动电机，使其轴上之键槽与减速机输入端孔抱紧螺钉垂直，将驱动电机轴插入减速机输入端孔。插入时必须保证两者同心度一致和二侧法兰平行。如同心度不一致或二侧法兰不平行必须查明原因。另外，在安装时，严禁用锤击，即可以防止锤击的轴向力或径向力过大损坏两者轴承，又可以通过装配手感来判断两者配合是否合适。判断两者配合同心度和法兰平行的方法为：两者相互插入后，两者法兰基本贴紧，缝隙一致。 第四步：为保证两者法兰连接受力均匀，先将驱动电机紧固螺钉任意旋上，但不要旋紧；然后按对角位置逐渐旋紧四个紧固螺钉；最后旋紧减速机输入端孔抱紧螺钉。一定要先旋紧驱动电机紧固螺钉后再旋紧减速机输入端孔抱紧螺钉。 注意：减速机与机械设备间的正确安装类同于减速机与驱动电机间的正确安装。关键是要必须保证减速机输出轴与所驱动部分输入轴同心度的一致。