减速机齿轮断裂原因分析

２ＯＯ６年６月　第２期　浙江国际海运职业技术学院学报　Ｎｏ．２　

齿轮轮齿折断问题的分析　

方静　

（浙江国际海运职业技术学院浙江舟山３１６）０２１）　

摘要：齿轮轮齿折断现象，是机械传动设备中最容易发生的齿轮损伤形式。文章结合实例。分析　了造成轮齿折断的原因，并提出了相应的改进措施，以避免轮齿断裂的发生，为实践提供理论和技术的支　持。　关键词：失效分析；齿轮轮齿；折断；改进措施　

ｌ概述　齿轮传动的损伤主要发生在轮齿。其它部位如　轮缘、轮毂和轮辐等则很少发生损伤。轮齿的损伤　与失效分为齿面损伤与轮齿折断两类。其中轮齿折　断现象，在机械传动设备中是最为常见的齿轮损伤　形式，也是造成齿轮失效的主要原因。　轮齿折断按照轮齿断裂的原因和断口性质可以　分为弯曲疲劳折断、过载折断、随机折断、轮齿剪　断和塑变后折断。最常见的是弯曲疲劳折断、过载　折断。　轮齿受力后，在齿根部产生的弯曲应力最大．　且在齿根过渡圆角处有应力集中。如果轮齿的交变　应力超过了材料的疲劳极限。在齿根圆角处将产生　疲劳裂纹，随着裂纹不断扩展。最终将造成弯曲疲　劳折断。　过载折断通常是由于受到短时过载或冲击载荷　或轮齿磨薄后，使轮齿应力超过其极限应力所造成　的。载荷的严重集中、动载荷过大、轴承损坏、传　动件失效及有较大的硬质异物进入啮合处等均能引　起过载折断。　此外，较为常见的还有随机断齿。随机断齿是　指意外情况引起的断齿，如材料缺陷、磨削裂纹、　热处理残余应力过高、齿面点蚀剥落和异物进人、　润滑不良等原因引起的轮齿折断现象。其显著的特　征是轮齿的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缺陷的部分折断。　２轮齿折断实例分析　２．１齿轮的设计参数选择不舍理　在设计时如果选用的齿轮模数偏小。就会使齿　根的弯曲应力较大，安全系数处于临界值。负荷增　大，引起轮齿折断。　例如：某厂的螺杆压缩机同步齿轮发生轮齿断　：６个月就发生断　■　于机组运行多年。　．　减小，介质在管　的粘度也比以前　导致系统负荷加　算，系统的负荷　这一问题。在不　亍宽以及材料、加　计参数进行改进　

减速机常见故障分析及处理措施

摘要：随着我国社会经济水平的不断提升，很多传统行业的发展都已经进入到了一个新的阶段，煤矿行业的发展就是一个很好的例子。在进行煤矿开采的过程中，会面临多方面的问题，煤矿运输问题是其中最为重要的问题之一。在进行煤矿运输的过程中，想要保证煤矿运输的整体安全性，就应该对其可能导致安全事故出现的种种因素进行控制，这样才能够保证煤矿开采的整体质量及经济效益。

关键词：煤炭；矿用皮带运输机；故障；处理措施

减速机作为重要的传动装置，在很多大型工业企业中都得到了广泛使用。如果减速机出现故障，将会造成生产企业停工停产，导致巨大经济损失。为了提高减速机的运转性能，需要针对减速机故障原因，科学地分析和处理，保障整条生产线正常运行。随着减速机故障处理能力的提高，在提高故障处理时间、降低故障发生率的同时，也能够为工业生产企业节约大量的维护成本支出。

一、减速机常见故障

1、减速机齿轮轴及齿轮故障。减速机齿轮轴，是减速机运行的重要动力装置。齿轮轴位于减速机的支撑回转结构上，在减速机的长期运转过程中，会对减速机的传动轴造成较大磨损，从而出现断裂故障。减速机齿轮轴，在受力状态和润滑油的挤胀作用下，最初形成的微小裂痕会随之逐渐扩大，但裂痕贯穿减速机齿轮轴整个横截面后，就会引发断裂停机。减速机齿轮轴还与其他零部件，共同发挥着动力精准化传输的作用，当减速机传齿轮轴与其他零部件之间的结合出现偏差时，减速机运转时的回转轴线就会产生倾斜，这种倾斜会影响减速机传动轴的接触面光滑度，造成运转噪音。除此之外，减速机齿轮轴的制作工艺、外界环境条件等，能够影响减速机齿轮轴的精确度，最终引发传动轴故障。减速机中齿轮的作用是按规定的传动速比传递运动和功率，因其传动的可靠性好、承载能力强、制造能力强、制造工艺成熟等优点，而成为各类机械中传递运动和动力的主要机构。由于齿轮所处的工作环境恶劣等原因，很容易受到损害和出现故障据统计，传动机械中80%的故障是由齿轮引起的。齿轮的故障将直接影响设备的安全可靠运行，甚至导致整个系统的瘫痪。因此，对齿轮的工作状态的监测及故障诊断技术的研究越来越受到人们的重视。齿轮在齿轮加工过程中存在质量问题、装配过程中不能保证装配精度、运转时超负载工作的情况下都会发生故障。其中较常见的故障形式是齿轮齿面出现裂纹。裂纹进一步扩展，就可能导致轮齿疲劳折断，甚至引起整个齿轮的完全失效。

齿轮减速机的故障与防治方法

随着我国工业企业的高速发展和减速机行业的不断进步，齿轮减速机在医疗设备、航天企业及交通运输等行业的应用范围越来越广泛，已经成为当前社会发展不可或缺的一部分。齿轮减速机一般在低转速大扭矩的传动设备中发挥作用，通过利用电动机的转速和齿轮的传动比来达到设备所需的减速效果。本文以齿轮减速机在发展中的常见问题入手，对齿轮减速机更好的在企业中的应用提出意见和建议。

标签：齿轮减速机；常见故障；防治措施

1 齿轮减速机的常见故障及原因

齿轮减速机作为一种传动装置，随着使用时间的长期积累容易加大各零部件之间的磨损程度，直接影响到整个设备的运行效率。齿轮减速机的常见零部件主要有齿轮、轴承、紧固件及密封件等，其常见故障主要包括齿轮间的滑动摩擦、轴承之间的摩擦损失及润滑油的漏油等问题。现将常见的问题总结如下：

1.1 齿轮减速机的噪音故障

（1）发热问题。关于发热问题主要有两种情况，第一种情况是减速机严重发烧但是声音没有任何问题，一般而言是油太多的问题；如果在发烧的同时还有金属部件摩擦的声音，基本可以断定为缺油问题；如果发烧时发现设备运行有明显的异响，声音变得沉重且所对应的负荷电流也增加，这时说明设备已经超载，应该立即停止运行检查原因，降低机器的运行负荷。在这里需要注意的是：在机油的使用过程中要注意油面的高度，要使高度保持在规定的范围之内，在没有油尺的情况下要尽量保持油面高度在大齿轮的三个齿高和大齿轮直径的1/3高度之间，不可过高或过低。

（2）齿面问题。齿面问题是齿轮减速机常见的故障之一，主要有齿面间隙磨损、新旧齿轮啮合不好、齿面点蚀等问题。齿轮间隙磨损常表现为齿轮减速机在空车时有敲击声，在有负荷状态下声音变小且没有敲击类杂音，此时应该更换掉磨损程度较大的齿轮或是在时间较紧的情况下将磨损的齿轮翻过来使用；齿轮刚刚更换后往往伴有声音较大且不均匀等问题，尤其是在新旧齿轮一起使用的情况下，这是新旧齿轮的齿面还没有完全接触好的原因，在使用一段时间后机器的声音就会归于正常；在齿轮减速机不小心进入异物的情况下如果出现声响不均匀的状况，应该立即检查原因及时处理，避免影响机器的使用；最后一种是齿面的点蚀问题，主要特征是减速机在运行过程中会发出“轰隆轰隆”的巨大声响，此时也应该立即停止机器的运行并及时判断是机器过载、油面过高还是齿面严重磨损，针对不同的情况做出相对应的解决措施。

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。

图3 断裂源形貌 200× 图4 裂纹扩展区疲劳条纹 400×