减速机高速齿轮轴断裂失效分析

齿轮轴失效分析与改进作者：贾云峰单位：秦川机床工具集团股份公司来源：《金属加工（热加工）》杂志齿轮转动是机械转动中重要的一种传动形式之一，它具有传动效率高、工作可靠、传动比准确结构紧凑、寿命长等优点，在机床、汽车等产品中广泛应用，齿轮通过轮齿啮合传递扭矩和动力，承受较大的交变弯曲应力、接触应力，易产生齿面点蚀、胶合等失效，甚至是断齿。

某齿轮箱中的齿轮轴（见图1），工作过程中载荷较大，材料为18Cr2Ni4W，属于高强度中合金渗碳钢，强度高，韧性好，性能优异，淬透性好，主要工艺流程：锻造→正火→车削→滚齿→渗碳→去碳→淬火→粗磨→磨齿→精磨。

图 1热处理要求为渗碳层深1.2mm，淬硬58HRC。

零件的热处理过程曲线如图2所示。

图 2其中一根齿轮轴使用一年后就发生断裂，齿部完好，在φ90mm 外圆与齿部之间发生断裂。

我们对断裂的轴进行了分析，从齿轮设计、机械加工、热处理等方面提出改进意见，以避免类似情况再次发生。

2.裂纹分析（1）化学成分断裂零件取试样进行化学成分分析，如附表所示，成分符合标准。

18Cr2Ni4W钢化学成分（质量分数）（%）（2）硬度检测表面硬度59～60HRC，心部硬度42～44HRC，符合技术要求。

（3）断口形态图3为断口的形貌。

图 31.裂纹源2.裂纹扩展区3.瞬间断裂区（4）断口分析断口存在典型的贝壳状花纹，从断口的宏观形貌看，断口由3个具有不同特征的区域组成，1区域为裂纹源，呈半月形，表面黑色，面积约为6mm2；2区域为裂纹扩展区，表面呈细致的瓷状；3区域为瞬间断裂区，形貌粗糙，凹凸较大，具有放射状条纹，约占总面积的50%。

属于典型的疲劳裂纹断口。

该齿轮轴断裂发生在沉割槽处，断面上有一小块黑色区域1，表明此处裂纹发生较早，仔细观察零件的断裂处，沉割槽内光洁度很差，有很深的加工刀痕，在热处理过程中此处产生了一个小裂纹，裂纹表面在加热、冷却过程中被氧化，因此呈黑色。

裂纹处于沉割槽内，难以被发现。

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。

减速机齿轮断裂原因分析摘要：在当前的社会发展过程中，减速机有着极其重要的现实作用，相应的减速机是整体机械设备中极其重要的传动系统，其自身系统在构建过程中所存在的稳定性对于整体系统设备而言有着极其重要的影响。

齿轮是整个减速机的关键性部件，受到较为恶劣工况因素的影响，会使其产生各类失效的现实问题，并且造成较为严重的设备停机，使生产效率受到较为突出的现实影响。

需要充分的对减速机齿轮失效所存在的现实问题以及相应的故障机理进行综合性的分析，并且对减速机齿轮所存在的典型故障特征进行综合性的探究，对日常的维护措施进行有效的分析。

关键词：减速机齿轮；故障探究；故障维护引言在当前社会的发展过程中，虽然借助智能化的发展故障特征可以被轻易指明，但也往往会对整体企业产生较为突出的现实损失。

如作为连续工作的中国电力行业而言相应的齿轮如若出现故障，将致使其整体减速机产生故障，并致使整体机械予以停机，这将会在社会范围内产生较为突出的现实损失。

通常情况而言，相应的齿轮在运行一段时间内便会产生一定程度的现实故障，并且相应的故障具有着高度多样化的特征，其自身存在着断齿、表面磨损等诸多现实问题，由此对整体齿轮故障进行有效的探究。

对于综合设备的维护而言，有着极其重要的现实意义，并且对其自身的故障模式进行有效的分析，对其施教原理进行综合性的探究，能够使整体齿轮在事后维修过程中所存在的被动化特征逐步转变为事前预防的主动化特征，使检测成本能够得到大幅度的降低，使整体减速机故障所存在的发生几率能够得到大幅度的下降。

1.减速机齿轮概述齿轮是常规减速器中最重要的零部件之一，在减速其中主要发挥两个作用：减速的同时提高输出扭矩以及减速的同时降低转动惯量。

齿轮的具体技术要求如下：首先，为了确保齿轮的硬度达到规定的需求，需要对齿轮的齿面和调质面进行预热处理，有利于极大地改善齿轮的性能，充分发挥齿轮材料的价值，保障常规减速器工作的稳定性；其次，要对齿轮进行的磨削，磨削面主要是齿轮的两个侧面，尽可能地消除侧面存在的毛刺和凹凸，尽可能减小齿轮侧面和其他零部件接合时的缝隙，提高常规减速器的工作性能；最后，完成上述两步后，为了确保齿轮满足质量要求，还需要对齿轮进行探伤处理，发现齿轮中可能存在的裂纹、缝隙等，最大限度避免任何可能出现的性能问题。

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。
这个问题可定要进行解体分析后才能给出一个比较准确的答案。不过从你说的情况来看，有可能是齿轮箱选型不合理，输入轴轴颈偏细，需要对齿轮箱进行改型。
般来说联轴器中心应该是没问题的，是否有带负载起动，这是很伤高速轴的
原因：1、材质；2、热处理；3、频繁带负荷启动；4、双驱动是否有不同步的可能；
1检测结果与分析1.1断口宏观形貌观察减速机高速轴断裂部位在轴肩与轴过渡处,此位置直径发生突变,且为轴的最小直径部位。由于截面形状变化,轴肩与轴相交处垂直,没有结构圆角,不可避免地存在应力集中[1]。断口宏观形貌见图1,断口平整且具有脆性特征,属于典型的扭转应力所致断口。裂纹起源于轴键槽的受力侧。轴键槽根部半径较小,该处存在应力集中,承受较大的拉应力,若未进行强化处理,极易萌生疲劳裂纹并引起轴的早期失效[2]。裂纹扩展区平坦,较光滑,面积较大,占整个断口区的2/3。瞬断区位于轴的一侧,靠近边缘部位,面积较小,形貌较粗糙。据此判断为低周疲劳断裂
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。

故障维修减速机齿轮断裂原因分析范明孝（本钢招标有限公司，辽宁 本溪 117000）摘 要：近年来，经济快速发展，科学技术不断进步，针对减速机齿轮发生断裂现象，采用化学成分分析、断口分析、金相检验和力学性能测试对其原因进行了分析。

结果表明，裂纹起源于键槽棱边应力集中处，向内疲劳扩展至断裂；棱边形状尖锐，弯曲应力集中较为严重，齿轮轴旋转时出现一定的弯矩载荷，棱边即能萌生裂纹源，引发疲劳断裂。

分析结果为避免同类轴再次发生断裂提供了参考。

关键词：减速机；齿轮断裂；原因引言在机械设备运转的过程中，齿轮往往起着不可替代的重要作用，齿轮一旦失效会造成重大设备事故与人员伤害。

齿轮失效最常见的一种形式是轮齿折断，齿轮的齿部发生断裂是整个机械工程领域中最为严重的一种，主要包括随机折断、过载折断和疲劳折断，为了避免发生轮齿折断就要求轮齿有一定的强度，而齿轮强度与热处理工艺、制造工艺和微观组织等密切相关，齿轮常用的热处理工艺是渗碳淬火，热处理工艺不当会造成硬化层深度不合格和表面硬度不符合要求等，从而导致齿轮断裂失效。

某钢厂在使用减速机的过程中某一齿轮突然发生失效，且轮齿多处发生断裂。

为了排除使用不当所造成的断裂，找到齿轮失效的真正原因，有必要进行检验分析，从而提高设备运转效率。

1.减速机齿轮理化检验结合上述工况概述，对该设备出现减速机齿轮轴损坏后的轴部理化性质进行检验，相关内容表述如下。

①宏观检验，宏观上来看，减速机齿轮轴没有受到明显的外部损伤影响，其中主轴上不存在外伤且形状完好，轴上的齿轮出现明显的裂痕。

对细节进行观察后发现，断裂的齿轮轮面有较大的拓展放射区域，其中出现裂痕的区域与拓展的方向基本一致，在端口处进行分析，发现明显的直接拓展断裂的痕迹。

在未发生断裂的齿轮上可以看到挤压类型的损伤，其挤压破碎的形貌比较一致，可以表明该齿轮在工作过程中持续受到较大的外力影响与作用，最终导致出现了损坏。

②微观检验，为了微观分析，首先对齿轮上组织进行取样，随后将其进行简单的样品制作后置于电子显微镜下观察金相结构情况。

工程机械变速箱齿轮断齿失效分析目录一、内容简述 (2)1. 内容概要 (2)2. 研究背景与意义 (3)3. 国内外研究现状 (4)二、失效齿轮基本状况及影响因素分析 (6)1. 失效齿轮概况 (7)2. 影响齿轮断齿的因素 (8)三、变速箱齿轮断齿失效形式与特点 (9)1. 断齿失效形式 (10)2. 断齿失效特点 (11)四、变速箱齿轮断齿失效原因分析及机理研究 (12)1. 齿轮材料与设计因素 (13)2. 制造工艺与质量控制 (15)3. 齿轮受力与疲劳损伤机理 (16)4. 环境因素与运行管理 (17)五、预防与减少变速箱齿轮断齿失效的措施与建议 (18)1. 优化设计与选材 (20)2. 加强制造工艺与质量控制 (21)3. 加强运行管理与维护 (22)4. 改善运行环境 (23)六、案例分析 (24)1. 案例一 (25)2. 案例二 (26)3. 案例分析总结 (28)七、研究展望与总结 (29)1. 研究展望 (30)2. 研究总结 (31)一、内容简述本文档旨在对工程机械变速箱齿轮断齿失效现象进行深入分析，以期为工程机械设计、制造、维修和使用提供有益的参考。

通过对齿轮断齿失效原因的探讨，我们可以更好地了解齿轮在工程机械中的重要作用，以及如何通过改进设计、选用合适的材料和实施有效的维护措施来提高齿轮的使用寿命和性能。

本文档首先介绍了齿轮断齿失效的基本概念和分类，然后详细阐述了齿轮断齿失效的主要原因，包括齿轮材料、制造工艺、润滑条件等方面的因素。

我们将对这些原因进行具体分析，并提出相应的解决措施。

本文档还对齿轮断齿失效的检测方法和评价标准进行了介绍，以便工程师在实际工作中能够准确地判断齿轮的失效情况，并采取有效的预防和修复措施。

1. 内容概要本报告旨在对工程机械变速箱齿轮的断齿失效进行深入分析，以提高齿轮系统的可靠性与寿命。

将介绍齿轮断齿失效的基本概念、特点及可能的原因。

将对齿轮材料、制造工艺、设计参数、载荷状况等可能影响齿轮断齿的因素进行详细探讨。

减速机高速齿轮轴断裂失效分析摘要：本文通过分析减速机高速轴位置的断口的宏观上的特性，及表面的金相组织，化学成分以及硬度等方面的物理性质加以观察和分析，同时进行相关的测试。

由实验所得数据结果显示出，减速机的高速轴并未按照图纸上的要求选用42crmo钢；在使用之前也没有按照所规定的进行调制处理。

由于键槽并未按照规定的位置设计以及原材料组织上的缺陷导致其发生早期断裂现象而导致最终失效。

关键词：高速轴；魏氏体组织；；断裂；失效中图分类号：tg115 文献标识码：a 文章编号：1674-7712 （2013）02-0151-01在某工厂二辊压机构中的减速机高速轴上线运行13天后出现了断裂的现象。

在之前给出的图纸样例中提到了，这个轴的制造图纸上对于原材料的要求是42crmo锻钢，硬度为270～300hb，调质热处理。

同时还要对端口位置的宏观上的形态，金相组织，物理性质如硬度以及化学成分等进行相应的观察和测试，进而为今后这类轴零件的生产量的提升，以及在具体应用时候的使用提供有效的理论参考。

进而防止断裂一类的事件发生。

一、对于检测结果的分析和研究（一）端口宏观相貌的观察结果。

轴同轴间的过渡和链接的位置是减速机高速轴发生断裂的最主要的地方。

此处直径大小发生突变，最为关键的是这是轴的直径最小的地方。

结构圆角的常见现象由于截面形状的变化以及轴间和轴的相交位置的几何关系处于垂直的状态而导致必将会出现的应力集中现象。

端口经常见到的形貌特点便是具有很高的脆性以及较为平整，例如一种极为常见的是扭转应力所导致的断裂口。

只有受力的地方才是裂纹出现的根源，及轴键槽的受力的一面。

应力的大小和半径的大小呈现反比的关系，也就是说半径较小的地方应力则很大。

半径最小的便是轴键槽的根部位置，在此处经常出现应力集中地现象从而承受很大的拉应力；如果不进行强化处理就会提高出现裂纹（这种裂纹是由于疲劳产生的），对于轴类具有很强的破坏性，出现提前失效，很大程度上减少了其寿命。

起重机减速机齿轮轴断裂原因分析及改进措施探讨摘要：起重机在钢铁等冶炼行业中有着十分重要的应用，而减速机作为起重机中非常关键的设备，对整个起重机的使用性能有直接的影响。

起重机的主起升减速机在实际使用的过程中，会出现减速机齿轮轴断裂的情况，从而导致起重机的主钩会出现溜钩的事故，严重威胁现场作业安全。

针对这种情况，本文对起重机减速机齿轮轴的材质、力学性能以及制造安装精度等多个方面多齿轮轴断裂的原因进行分析，明确具体原因，在此基础上提出改进措施，避免起重机减速机齿轮轴出现断裂的情况，从而保证作业现场的安全。

关键词：起重机减速机；齿轮轴断裂；原因；改进措施0引言在起重机中，减速机是传递扭矩非常重要的部件，其各级齿轮轴在实际工作的过程中，会受到起重机制动时产生的冲击载荷作用以及正常运行时的扭转力作用。

在这两种力的作用下，会对减速机运行的性能产生影响，而为了保证起重机能够安全稳定的运行，必须确保各个零部件的可靠性。

本文以某型起重机为例，其主升减速机在运行过程中出现高速齿轮轴断裂的情况，导致起重机的主钩出现溜钩事故。

该型起重机的额定载重为90t，跨距为22m，主减速机齿轮传动比为50，输入轴的最小直径为70mm，齿轮轴使用的材料为42CrMo。

为了避免起重机在后续使用的过程中出现重大的安全事故，本文以此为分析案例，对起重机中减速机高速齿轮轴断裂的原因从多个角度进行分析，明确具体的原因，制定相应的改进措施，从而保证起重机的使用安全。

1断裂情况减速机齿轮轴断裂的具体情况如图1所示，根据实际情况，发现断裂的位置是在轴径70mm与轴径85mm之间的台阶处，通过观察发现齿轮轴此处的台阶没有明显的圆角，并且加工质量较为粗糙。

在高速轴油封的位置发现多条因摩擦而产生的光带。

整个端面呈暗灰色并且垂直于主轴线。

在断面的起始区域存在较多的小台阶，台阶处没有较为明显的圆角，在接近表面的部位存在摩擦挤压过的痕迹，并且有多个裂源，导致出现多源疲劳特征。

.
• 从低倍及金相组织可看出断裂轴的心部保留有一定的铸态 组织和疏松特征。这是由于锻造时锻压比不够，没有使铸 态时的枝晶“碎化”，甚至齿牙基体组织都保留有铸态组 织的形貌特征，这必然要降低使用性能。锻压加工可使钢 中树枝状组织变形为纤维状组织，但当锻压比不足时，不 能完全消除钢中树枝状组织。当钢材及锻件的树枝状偏析 严重时，会使钢的力学性能恶化，特别是塑性与冲击韧性 显著降低。此类零件由于尺寸大，在淬火冷却的后期外层 金属已先于内部冷却至室温，而这时内部的温度仍然很高， 继续降温时内部必然产生体积收缩，从而受到外部的强烈 阻碍，在中心部位产生三向拉应力，而最大拉应力作用在 截面的中心部位。当中心有严重的冶金缺陷时，引起应力 集中效应和对强度的削弱，在三向拉应力的作用下，淬透 零件极易开裂。
图1 齿轮轴断面宏观特征
图2 齿局部放大
图3 齿腰表面局部放大
图4 齿轮轴心部特征
三、化学成分分析
从齿轮轴基体钻取化学分析试样进行成分(质量 分数，% )分析，分析结果表明化学成分符合标准 要求。
C
齿轮轴 0.24
Si
0.30
Mn
1.11
P
0.030
S
0.029
Cr
1.27
Mo
0.24
GB/ZQ4290-89 GB/ZQ4290-
01.7～0.24 01.7～
0.20～0.40 0.20～
0.90～1.20 0.90～
≤0.035
≤0.035
1.1～1.4 1.1～
0.2～0.3 0.2～
四、断口扫描电镜观察
取特征较典型的第5齿和第14齿，经除锈处理后，在扫描 电镜下观察：第5齿的断裂起始部位呈沿晶特征，其余部位 呈解理特征，见图5～图6；第14齿主要呈解理特征。

湿磨机减速机输出轴断裂分析
1、化学分析
Si含量为0.17~0.37%,Mn含量0.50~0.80%,Cr含量≤0.25%,Ni含量≤0.30%， Cu含量≤0.25%。

符合45号钢
2、洛氏硬度
断裂轴面硬度250～260HB，心部硬度220～230HB。

符合调质处理后的硬度。

3、宏观断口分析
宏观断口如图一所示：
1-断口裂纹源区，2-裂纹扩展区，3-瞬间断裂区。

断口表面属典型的疲劳断裂。

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。

仔细观察断口裂纹区，其表面较为平坦。

裂纹扩展区刚开始贝纹线比较扁平且密，随着裂纹扩展后来表面越来越粗糙，表明1至2区域逐渐裂开时间比较长，减速机输出轴主要受旋转弯曲应力，裂纹沿主应力垂直方向逐渐发展。

断口最终在受大力情况下形成两个主要瞬断区，该区约占整个断口面积的1/3，说明轴断裂截面相对受力较大，为裂纹扩展到轴残存截面不足以抵抗旋转弯曲应力和扭力时，输出轴就会在某一次加载下突然断裂。

12月23日，发现减速机电机电流异常，几分钟后电流为零也证明了这一点。

4、结论
湿磨机房减速机输出轴断裂是由于轴表面产生微裂纹，伴随着时间的推移，输出轴主要旋转弯曲应力的影响，裂纹沿主应力垂直方向逐渐发展，当裂纹扩大到使轴残存截面不足以抵抗旋转弯曲应力时，输出轴就在某一次加载下突然断裂。

裂纹源可能是铸造缺陷，也可能是轴制造中操作不当造成的，具体原因还需进一步分析。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略机械传动齿轮在生产和制造过程中经常会出现失效问题。

这些问题可能由多种原因引起，如精度不足、损伤和磨损等。

为了确保机械系统的正常运行和延长齿轮寿命，必须及时识别和处理齿轮失效问题。

本文将从问题原因、分类、预防和修复策略等方面进行分析和探讨。

一、机械传动齿轮失效原因1. 精度不足传动装置的精度不足是齿轮失效的主要原因之一。

精度不足包括损失、发生误差、掉齿、压力角等方面的因素。

当齿轮的几何形状和尺寸不符合设计要求时，传动效率会降低，相应地也会导致齿面磨损和失效。

2. 损伤齿轮机械系统在使用过程中，往往受到振动、冲击以及过载的作用。

这些因素对齿轮系统造成损伤是不可避免的。

当机械系统中齿轮遭受损伤时，就可能会造成齿面基本性能的改变和齿面断裂。

3. 磨损机械系统中各个装配部件之间会发生摩擦，在齿距角和压力角的作用下，齿轮表面会发生磨损。

当齿面磨损超过设计限值时，齿面表面会变得凹凸不平，齿根和齿顶之间的距离会减小，导致齿轮失效。

根据失效特点和构造形式，齿轮失效可以分为以下几种类型：1. 压力面掉齿当齿轮传动过程中，应力超过了材料的承载极限时，会导致齿轮齿面发生严重损伤，从而使齿轮齿面掉齿。

一旦出现压力面掉齿，就会导致齿轮系统失效。

2. 齿面疲劳过载和撞击也会导致齿轮疲劳失效。

疲劳是指金属材料在作用周期后，发生微动摩擦，导致表面裂纹和疲劳裂纹，最终导致齿面开裂和脱落。

3. 齿轮脱落如果齿轮装配不当、材料不合格，或齿轮之间的间隙超过了设计限制，则会导致齿轮脱落。

齿轮脱落通常是由于设计和制造过程中的错误或疏忽所导致的。

4. 渐进性损坏随着齿轮使用次数增加，齿面表面磨损会逐渐增加，从而导致齿形变形和齿距角偏差。

这些渐进性损坏因素会导致齿轮的承载能力降低，最终导致齿轮失效。

1. 加强质量监管齿轮失效是由钢材、热处理、齿轮加工等多种因素引起的。

因此，在生产和制造过程中，需要坚持全过程质量控制，从材料、工艺、设备、检测等方面严格控制每个环节。

减速机输入轴断裂失效分析摘要：某公司减速机输入轴发生断裂，对该断轴进行了宏观分析、室温力学性能试验、硬度试验、金相组织分析、扫描电镜（SEM）和EDS 能谱分析等一系列检测分析。

结果表明：断轴的原因是轴表面没有进行有效渗碳处理，轴在交变旋转弯曲应力的反复作用下，在应力集中的轴变径处发生断裂，并对失效机理进行了分析。

关键词：减速机；断轴；失效分析2018 年 7 月某公司型号为 H2SV10A 的减速机输入轴发生断裂，图1 为减速机输入轴的结构。

图2 为断裂失效输入轴的宏观照片。

从图 1和图 2 可见，减速机输入轴断裂发生在准∅85 mm 外圆和∅100 mm 外圆的过渡阶段，断裂位置靠近∅85 轴径侧，即图 1 中圆圈内标记区域。

轴的材质为18CrNiMo7-6[1]，属于德国牌号。

本文通过输入轴失效分析，探寻其失效原因。

图1 减速机输入轴结构图(mm)图2 断裂失效输入轴的宏观照片1 试验方法及结果1.1 宏观分析图3 减速机输入轴断口的宏观形貌照片图3 为减速机输入轴断口的宏观形貌照片。

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组成。

其中疲劳源有 3处，分别标示为 1、2、3 区域。

仔细观察断口疲劳源区，1 和2 区域两处表面较平坦，3 区域的疲劳源有剪切唇。

疲劳源在距表面 2mm 范围内，3 个疲劳源所处的区域之间有台阶和褶皱。

裂纹扩展区贝纹线比较扁平，部分区域存在褶皱。

断口形貌为纤维状，断面有台阶和褶皱，表明减速机轴承受到了反复交变的旋转弯曲应力。

断口瞬断区域较小，约占整个断口面积的1/10，说明轴整体受力较小，属于典型的低应力多疲劳源型高周疲劳断裂。

1.2 轴的室温拉伸试验及冲击性能检测对断轴的力学性能进行检测，依据国标GB/T2975-1998 《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试验制备》[2]选取被检试样位置，根据国标GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1 部分：室温试验方法》[3]，在轴的纵向采用线切割进行拉伸试样加工，制作标准试样进行室温拉伸试验。

减速机齿轮损坏的原因及解决措施1断齿1、原因分析齿轮折断分疲劳折断和过载折断。

齿轮传动在工作中，轮齿多次受交变载荷作用，在齿根的危险剖面上作用着弯曲疲劳应力，在齿根处产生疲劳裂纹，在交变的弯曲疲劳应力作用下，疲劳裂纹逐渐扩展，最终导致轮齿弯曲疲劳折断；齿轮传动在工作中，齿轮受到短时过载，或冲击载荷，或轮齿严重磨损而减薄，都会发生过载折断.2、解决方法增大齿根过渡圆角半径，尽可能减小被加工表面粗糙度数值，则可以降低应力集中的影响，增大轴及支承的刚度，缓和齿面局部受载程度；使轮齿心部具有足够的韧性；在齿根处进行适当的强化处理，都可以提高轮齿的抗折断能力。

2齿轮点蚀与剥落1、原因分析齿轮表面发生点蚀和剥落的原因主要是齿轮的接触疲劳强度不足所致。

这种点蚀和剥落与磨损的不同之处在于，金属不是以微粒形式被磨损掉，而是以成块的形式发生剥落，造成齿面凹坑，严重地破坏了齿型的正确性。

其破坏过程是：首先在齿面产生微小裂纹，润滑油进入疲劳裂纹，再经过多次反复的啮合作用，使裂纹不断扩展和延伸，润滑油随着裂纹的扩展与延伸不断向裂纹深部充满，直到有一小块金属剥落而离开齿面。

这种现象破坏了齿轮的正常啮合性能。

齿面发生点蚀的主要原因有：——材质、硬度和缺陷。

齿轮的材质不符合要求；影响齿轮接触疲劳强度的主要因素是热处理后的硬度较低，无法保证齿轮应有的接触疲劳强度。

此外，齿表面或内部有缺陷，也是接触疲劳强度不够的原因之一。

——齿轮精度较差。

齿轮加工和装配精度不符合要求，如啮合精度、运动精度较差等。

还有圆弧齿轮的壳体中心距误差太大。

——润滑油不符合要求。

使用的润滑油的牌号不对，油品的粘度较低，润滑性能较差。

——油位过高。

油位过高，油温升较高，降低了润滑油的粘度，破坏了润滑性能，减少了油膜的工作厚度。

2、解决措施提高齿面硬度，减小齿面粗糙度数值，尽可能采用大变位系数，增加润滑油的粘度和减少动载荷，这样可以有助于防止齿面发生疲劳点蚀。

3齿轮磨损1、原因分析缺油润滑油中混有磨损下的金属屑，也将引起齿面磨损；齿轮材料不符合要求，造成非正常磨损；齿轮有砂眼、气孔和疏松、球墨化不够等缺陷存在；热处理硬度不够或没有进行热处理；齿轮啮合精度、运动精度达不到要求；圆弧齿轮对中心距的误差敏感性很大，特别是中心距的正向误差，不仅降低了轮齿的弯曲强度，而且还增加了滑动磨损。

齿轮断裂分析报告1. 背景介绍齿轮是一种常见的传动元件，用于实现机械系统的动力传递。

然而，在使用过程中，齿轮断裂的问题经常发生，给机械系统的可靠性和安全性带来了严重影响。

因此，对齿轮断裂的分析和原因的确定具有重要意义。

本报告旨在对某一齿轮断裂事件进行分析，找出断裂的原因，并给出相应的解决方案，以提高齿轮的可靠性和寿命。

2. 断裂现象描述某齿轮在正常工作条件下突然发生断裂，其断裂面呈典型的疲劳断裂形态。

齿轮断裂后，断口面呈现出光洁的疲劳裂纹。

经过初步观察，断裂的位置位于齿轮齿面附近，断裂面呈现出明显的齿形状。

3. 分析方法为了确定齿轮断裂的原因，我们采用以下分析方法：•疲劳断裂分析•材料性能测试•断裂面观察•齿轮设计与制造参数分析4. 分析结果4.1 疲劳断裂分析通过对齿轮断裂的疲劳裂纹进行观察和分析，我们可以确定齿轮断裂是由于长期疲劳加载引起的。

疲劳裂纹的形成是由于齿轮在工作过程中受到交变载荷作用，导致应力集中，进一步引发裂纹的产生和扩展。

4.2 材料性能测试对齿轮材料进行性能测试，包括硬度、韧性和强度等方面的指标。

通过测试结果的分析，发现齿轮材料的硬度指标较低，韧性指标较高，而强度指标处于合理范围内。

这说明齿轮材料的选材相对合理，但存在着材料强度不足的问题。

4.3 断裂面观察通过对齿轮断裂面的观察，发现断口面呈现典型的齿形状。

这说明齿轮断裂是由于齿轮齿面的弯曲应力和接触疲劳造成的。

进一步观察发现，断裂面上存在着一些磨损和腐蚀痕迹，这表明齿轮在工作中可能遭受了外界腐蚀和磨损的影响，使得齿面损伤加剧。

4.4 齿轮设计与制造参数分析通过对齿轮的设计与制造参数进行分析，发现齿轮的齿形参数设计较为合理，但存在着切向齿厚较小的问题，这会导致齿轮在工作中承受更大的应力集中。

此外，制造过程中可能存在着一些缺陷，如焊接接合不良、热处理工艺不合理等，这些因素都可能影响齿轮的强度和可靠性。

5. 解决方案基于以上的分析结果，我们提出以下解决方案以提高齿轮的可靠性和寿命：1.优化材料选用，选择具有更高强度和疲劳寿命的材料制造齿轮。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略齿轮是一种常见的机械传动元件，其结构简单，传动能力强，在机械传动中应用广泛。

但是，在使用过程中，齿轮也会出现失效问题，如齿面磨损、断齿、开裂、疲劳裂纹等，这些问题不仅会导致传动效率降低，还会造成设备损坏甚至危及人身安全。

因此，对齿轮失效问题进行分析并提出应对策略具有重要的实际意义。

一、齿轮失效原因分析1. 材料问题：齿轮制造材料不合适或合金成分不稳定，容易引发材料脆化、疲劳等问题，导致齿轮失效。

2. 制造质量问题：齿轮的制造精度、表面处理质量、热处理效果等都会影响其性能和寿命，如果制造不当，就容易导致齿面磨损、断齿等问题。

3. 配合间隙问题：齿轮传动时，配合间隙过大或过小都会影响传动效率和齿轮的寿命。

如果配合过紧，会导致齿面接触应力过大，易出现裂纹；如果配合过松，会导致齿面磨损加剧。

4. 传动负荷问题：齿轮传动时，受到外界负荷的影响，导致齿面接触应力增加，容易出现疲劳裂纹，甚至导致齿面剥落。

5. 使用环境问题：齿轮的使用环境对其寿命也会产生很大影响。

如果环境温度过高或过低、湿度过大或过小等因素都会使齿轮材料变质、疲劳寿命下降。

二、齿轮失效应对策略1. 选择合适的材料：选用合适的材料制造齿轮，根据应用环境和外界负荷情况，选择合适的材料和合金成分，提高齿轮的强度和耐磨性。

2. 提高制造质量：在制造过程中，严格控制制造工艺，提高齿轮的精度和表面质量，在热处理时保持温度和时间的精准控制，确保齿轮的质量达到要求。

3. 确定合适的配合间隙：根据传动负荷和工作条件等因素，确立合适的配合间隙，控制其在允许的范围内，避免齿面接触应力过大或过小。

4. 降低传动负荷：通过设计齿轮的结构和传动比等方式，降低齿轮的传动负荷，减少外界负荷对齿轮的影响，提高其寿命。

5. 确保适宜使用环境：对于应用于不同环境场合的齿轮，应根据其要求合适的加入防锈油及润滑油等，降低摩擦和磨损，延长其使用寿命。

综上所述，齿轮作为机械传动的重要元件，其性能和寿命对设备的运行和工业生产起着至关重要的作用。

皮带输送机高速轴断裂或打齿之简要分析
在物料输送方面，皮带机得到广泛应用。

电机+耦合器+制动器+减速机是驱动系统中常见的组合。

但是减速机高速轴断裂或打齿现象时有发生。

许多人认为是选用了质量不好的减速机或者减速机选型不够所造成，其实真正的原因并非在此。

断轴或打齿原因绝对是扭矩过大造成，因为采用了液力耦合器，所以不可能是启动扭矩过大，原因只可能是制动扭矩过大。

皮带机每天可能有多次启停，因此会有频繁的制动。

频繁的制动由刹车盘（和液压推杆）来完成，势必造成刹车盘容易损坏。

由于刹车盘损坏后减速机的单向离合器依然能代替刹车盘起到制动作用，使得刹车盘是否损坏或需更换时得不到及时更换，长时间依靠单向离合器来起制动作用势力造成高速轴因为制动扭矩过大而损坏。

一般来说减速机的造价及维修费用要比刹车盘费用高很多，所以建议厂家选用好品质的刹车系统或定期检查系统运行。

以防此类情况发生。

厂家也可以在皮带机的另一端加一单向离合器，以便达得更好的效果。

图片由苏州麦吉传动提供。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略在机械传动系统中，齿轮是一种常见的传动元件。

由于长时间使用、设计不合理、制造工艺不良等因素，齿轮可能会出现失效问题。

本文将从失效问题的分类和原因分析两个方面，探讨机械传动齿轮失效的问题，并提出相应的应对策略。

一、失效问题的分类齿轮失效问题主要可以分为以下几类：胶合失效、齿面磨损、断裂、胶合损伤以及齿轮表面损伤。

1. 胶合失效胶合失效是指齿轮齿面由于工作负荷过大或工况恶劣导致胶合层的破裂和脱落。

胶合层起到承受工作负荷的作用，一旦胶合层失效，会导致齿轮无法正常传动。

胶合失效的主要原因是齿轮的工作负荷超过了设计要求或使用条件恶劣。

2. 齿面磨损齿面磨损是指齿轮齿面上的磨损现象，常见的磨损形式有磨损、剥落、腐蚀等。

齿面磨损的主要原因是齿轮的工作负荷过大、摩擦副材料不良、润滑条件差等。

3. 断裂断裂是指齿轮在工作过程中突然发生不可修复的破裂。

断裂一般表现为齿轮轴的断裂、齿面断裂、胶合层断裂等。

断裂的主要原因是齿轮的疲劳寿命到达或受到冲击载荷。

4. 胶合损伤胶合损伤是指在齿轮的齿面和胶合层之间产生的损伤现象，主要表现为胶合层剥离、胶合层疲劳裂纹等。

胶合损伤的主要原因是胶合层制造工艺不良、粘结剂质量差等。

5. 齿轮表面损伤齿轮表面损伤是指齿轮表面因工作负荷过大或工况恶劣导致的表面破损现象，主要表现为磨损、剥落、腐蚀等。

齿轮表面损伤的主要原因是工作负荷超过设计要求、使用条件恶劣等。

二、原因分析与应对策略机械传动齿轮失效的原因复杂多样，需要通过分析具体情况来制定相应的应对策略。

以下是常见问题的原因分析和相应的应对策略：1. 胶合失效原因分析：胶合失效主要是由于齿轮的工作负荷过大或工况恶劣所致。

应对策略：调整工作负荷，确保其在设计要求范围内；改善工况条件，避免高温、高湿等恶劣环境。

2. 齿面磨损原因分析：齿面磨损主要是由于齿轮的工作负荷过大、摩擦副材料不良、润滑条件差等引起的。

应对策略：优化齿轮轴承设计，减小工作负荷；选择合适的摩擦副材料，并改善润滑条件。