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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%。
齿轮传动系统失效原因分析及预测研究一、齿轮传动系统的基本结构齿轮传动系统是一种常见的动力传递装置，它利用齿轮之间的啮合来传递动力，实现旋转运动的传递。
齿轮传动系统包括齿轮、轴承、密封装置等组成部分。
其中，齿轮是齿轮传动系统的核心部件，其质量和精度决定着齿轮传动系统的正常运转和寿命。
二、齿轮传动系统失效原因分析齿轮传动系统的失效原因多种多样，常见的有以下几种：1.齿面磨损：齿轮传动系统长时间受重载和高速运转的作用，齿面容易出现磨损。
齿面磨损程度越大，齿轮的噪声和振动就越大，从而导致齿轮传动系统失效。
2.齿面断裂：齿轮传动系统在受到过大的冲击力时，齿面容易出现断裂。
齿面断裂会造成齿轮传动系统的失效，严重的会导致整个机械设备的损坏。
3.齿面损伤：齿轮传动系统在长期使用过程中，齿面会产生小细节损伤，这些小损伤在长时间的使用下，会导致齿轮传动系统的噪声增加，甚至损坏齿轮。
4.轴承过载：齿轮传动系统中轴承的过载会造成轴承的损坏，从而导致整个齿轮传动系统的失效。
轴承过载的原因可能是机械设备的设计问题，或者是在使用过程中对机械设备的错误使用和维护。
五、齿轮传动系统的预测研究为避免齿轮传动系统失效对机械设备的影响，预测研究应成为重点，将其应用到机械设备的日常维护中。
目前，齿轮传动系统预测研究的主要方法有以下几种。
1.振动分析法：通过振动信号采集技术，对振动信号进行分析，从而判断齿轮传动系统的正常或失效状态。
2.声学特性分析法：通过分析齿轮传动系统的噪声谱，可以判断齿轮的状态以及未来的寿命。
3.温度信号分析法：通过采集齿轮传动系统的温度变化，可以对齿轮传动系统的运行状态进行判断。
4.油液分析法：通过对齿轮传动系统中的润滑油进行分析，可以判断齿轮的磨损程度和未来的寿命。
总结：齿轮传动系统是机械设备的核心组成部分，为避免其失效对机械设备的影响，应加强对其预测研究与维护。
通过振动分析法、声学特性分析法、温度信号分析法和油液分析法等技术手段，可以对齿轮传动系统的正常或失效状态进行判断，保障机械设备的正常运行和寿命。
齿轮损坏的主要原因大致分为：磨损；起麻点、剥落、渗碳层碎裂；疲劳；撞击；波纹、起棱和冷变形。
大多数齿轮的损坏是因为齿轮载荷过大，或者因不正确的换档或操纵离合器引起撞击或震动载荷。
如果一个齿轮内部有缺陷，只有通过金相检查才能确定。
磨损磨损是表面材料从齿轮上的去除。
它可能是缓慢的，如划伤，或是迅速的，如擦伤。
磨损有三种型式：粘附磨损—由金属与金属接触，并且表面粘接到一起而后撕离所造成．原因可能是润滑油不足，或齿轮没有正确啮合。
磨料磨损¨D由外界颗粒，如灰尘和砂粒造成。
腐蚀磨损¨D由污染的润滑油或者添加剂产生的对齿轮表面的化学侵蚀。
图1是一种粘附型磨损，可能的起因是润滑油不足，或是齿轮啮合不正确。
图2中齿轮齿面的中等磨损使工作的节线变得清晰可见（箭头所指）。
这种磨损是由于润滑油中磨料引起的。
图3中齿轮因为润滑油不足在重压力下造成金属与金属直接接触而产生刻伤。
磨损表面上的水平线是节线（箭头所示）。
图4中刻伤的早期阶段在齿轮上部显示出斑点的渡霜似样式．损伤在这个阶段是轻微的。
图5重的刻伤发生在节线以上和以下，通常损伤会迅速发展致使齿轮不能使用。
图6是一种磨料磨损。
图7是一个特别严重的磨损，齿轮齿的大部分已经由于润滑油中磨料颗粒的积聚而磨掉。
图8是腐蚀磨损，由润滑油中的污染物或添加剂引起的。
图9所示的齿轮表面是因受化学作用而损伤的。
这种磨损将要继续下去，直到齿轮不能使用为止。
化学磨损是由污染的润滑油、润滑油的－混合物或添加剂造成的。
起麻点、剥落和渗碳层碎裂起麻点是一种疲劳缺陷，当齿轮上有小颗粒从齿面脱落后出现。
当啮合齿轮的表面进入接触状态时，这些表面上的反复应力能造成麻点。
它们沿接触线开始，这里是配合零件的齿上压力最大的地方，一般是由于载荷过大造成的．疲劳裂纹常常在麻点区开始．剥落是麻点进一步发展的严重形式，齿轮的一部分可能裂掉。
渗碳层碎裂通常表现为沿齿面裂开的裂纹。
它常常是由过大的工作载荷造成的。
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。
减速器的齿轮损坏形式及原因分析一.齿轮损坏形式现场最常见的减速器齿轮损坏故障有断齿、齿轮磨损等。
据调查，油田现场齿轮损坏形式，除上述断齿和齿轮非正常磨损(这里称为非正常磨损较为恰当，因为齿轮正常磨损不能认为是故障。
非正常磨损是指齿轮发生过早磨损，达不到齿轮应当具有的磨损寿命)之外，还有齿面点蚀和剥落等损坏形式。
齿面点蚀和剥落多发生在齿高中间部位的一定宽度和齿长范围内，这种形式多见于渐开线齿轮。
二.断齿原因分析“目前，绝大多数抽油机减速器都工作在不满载状态，因此超载荷断齿并不常见。
对断齿齿轮具体分析表明，减速器断齿主要是制造质量缺陷引起的。
其一，齿轮铸造质量不好，如球墨化不够、铸造缺陷等……其二，齿轮精度不够，如齿轮啮合精度、运动精度等达不到要求。
”笔者认为，在这里有两点提法应该明确。
(1)可能发生超载荷断齿。
不能认为抽油机减速器不在满载工况抽油，就不会发生超载荷断齿现象。
在抽油过程中，井底情况较为复杂，有时会发生井底事故，可能造成抽油机减速器超载荷断齿。
如发生砂卡、拉断抽油杆(并不是抽油杆有缺陷)、拉断钢丝绳等事故，也会发生超载荷断齿。
特别是在齿根有缺陷的情况下，不用超过多大载荷就会发生断齿现象。
(2)齿轮啮合精度对断齿的影响不大。
尽管齿轮的啮合精度对断齿有一定程度的影响，但对断齿的影响程度并不大。
因为齿轮的啮合精度不够，齿轮的接触面不足，将会发生接触应力增大、载荷作用不均匀等现象，但这并不是断齿的主要原因。
断齿的主要原因是载荷过大和齿根有缺陷，轮齿的弯曲强度不够所致。
影响弯曲强度的主要因素是作用在轮齿上载荷力的大小和齿根的缺陷程度。
齿轮啮合精度差，并不会改变轮齿上载荷力的大小和齿根的缺陷程度，只是增大了轮齿的接触应力。
减速机齿轮失效原因分析摘要：减速机是机械设备中重要的传动系统，其运行状态的稳定性对于设备系统的整体性能具有重要影响。
齿轮作为减速机的关键零部件，在传递动力及改变速度的运动过程中，啮合齿面既有滚动，又有滑动，并且齿轮根部还受到交变弯曲应力的作用。
在上述不同应力作用下，受恶劣工况因素影响，齿根和齿面易发生失效，甚至造成设备停机，影响生产效率。
齿轮的失效形式多样，常见的形式为齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合与划痕、齿根疲劳裂纹和断齿。
本文主要分析减速机齿轮失效原因。
关键词：减速机；齿轮失效；原因分析引言齿轮材料一般选用合金渗碳钢，如20CrMo、20CrMnTi、20CrMnMo、35CrMo、40Cr等，齿轮毛坯一般经过下料→加热→锻造→预先热处理→粗车端面和外圆→铣齿和键槽→最终热处理等多道冷热加工工序，以获得较高的表面硬度和良好的心部韧性，使齿轮具有高耐磨，耐疲劳等综合性能。
预先热处理通常采用正火以细化晶粒，降低硬度以获得良好的切削加工性能，为后序最终热处理做好金相组织准备。
最终热处理主要采用渗碳、渗氮、氮碳共渗及感应淬火，以获得高硬度和耐磨性，提高其疲劳强度和使用寿命。
1、疲劳断齿这是减速机齿轮断齿最常见的一种形态，也是最影响生产效益与安全的。
齿轮是减速机中最主要的组成部件，在很大程度上直接影响着减速机的使用寿命和性能发挥。
一般减速机的内部结构比较复杂，而且会涉及多方面的专业知识与技能，我们根据机械系统的运行原理以及内部机构进行分析，可知直齿轮在运行过程中使用交流电，在运行中容易受到电流的影响，一般沿齿长方向从根部折断，如果齿宽就会从齿端部折断，在荷载比较大的情况下很容易产生倾斜断裂，不仅影响交流电的传输效率，还影响着整个系统运行的稳定性与安全性。
我们就断裂面形态观察，一般都呈现下凹的台阶形状。
机械内部构件里重要的部件就是控制系统，由于DCS软件与硬件故障经常引起制动，通常在传输过程中会发出不均匀的响声，长期以往很容易使齿轮的一端齿顶部折断。
齿轮失效分析及修复齿轮失效分析、措施及修复了解齿轮失效形式，分析齿轮损坏的原因，提出防止齿轮过早失效的措施和齿轮失效后的堆焊修复的工艺方案，对提高齿轮使用年限有现实意义。
一、磨损失效磨损定义为齿轮接触表面材料的损耗，磨损程度可分为正常磨损和破坏性磨损；磨损机理可分为磨粒磨损、刮伤和腐蚀磨损。
理论上齿轮表面有一层连续的相当厚的润滑油膜，两个齿轮金属表面不发生直接接触；但在实际使用中，润滑油膜是不完整的、不连续的，尤其在重载荷和润滑不充分的情况下，齿轮表面的润滑膜仅仅是局部保存。
在显微镜下观察，齿轮表面有许许多多微小的凸出点，齿轮啮合时首先是这些微凸点接触，微凸点承受载荷时很容易把润滑油膜破坏掉，接着较硬的微凸点刻入较软材料中产生粘合，随着齿轮运转，这些粘合点被撕破而碾成磨料，导致了齿轮磨粒磨损。
除了齿轮副上述所产生的磨料，还有来自铸造齿轮箱的砂粒、氧化皮及润滑油里杂志、机加切屑，这些都可能成为磨料。
正常磨损，齿轮表面的微凸点渐渐被磨平，齿轮表面而成光滑貌，它不导致齿轮副失效。
正常磨损一般产生在载荷不大、润滑充分的场合。
破损性磨损常常发生在超载的情况下，齿面发生严峻磨损后，导致渐开线曲面齿廓变形，齿侧间隙增大，齿厚减薄，并将引起冲击和震动，使用寿命下降，末了齿轮传动宣告失效。
在磨粒磨损中，如果存在坚硬的磨料质点，就会在较软的齿面上沿着刮出划痕，发生刮伤磨损，刮伤磨损也进一步加重磨粒磨损的程度。
由于油质问题或使用环境潮湿原因，使得光滑油中含有水或酸，具有侵蚀性的光滑油容易使齿轮表面生锈，导致齿面磨损速度更快，这种情况下便是侵蚀磨损。
从上述可见，提高齿面粗糙度等级、清算外来杂质、对光滑油进行过滤是控制磨粒磨损的有用途径，在设计上进行强度核算确保齿轮不超载，这个是使齿轮不产生破损性磨损的条件。
二、接触疲劳失效接触疲劳也称齿面点蚀，齿轮传动时，节线处一带相互接触并构成紧缩状态，使得节线一带产生了压应力、拉应力和剪应力，齿面每一次接触这些应力感化其上，这些应力随着齿轮滚动有规律轮流地施加在不同的齿面上，对于每一个齿面，都承受脉冲式交变应力，在这个交变应力的循环感化下，节线处发生了疲劳微裂纹，小片金属逐步剥落，就产生了齿面点蚀。
机器设备中常见的齿轮失效分析及预防措施齿轮传动广泛的用于各种机器设备。
在这些使用了齿轮传动的机器的工作过程中因工作环境以及载荷大小变化等原因，相互啮合的轮齿会产生轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合、塑性变形等失效形式。
这些失效是由不同的因素所引起的，比如传动过程中的过载和交变应力会引起轮齿折断，而润滑的不足则会引起齿面磨损和齿面胶合。
针对这些失效形式前面已有不同的单位和人员花了大量的精力进行了研究和分析。
但是笔者认为都不够完善，在此再做较为全面的分析和总结，以期望为齿轮传动的发展做出自己的一点贡献。
下面就引起这几种不同失效形式的因素做出分析，并在分析的基础上提出预防和改进的措施。
一、齿轮失效的常见形式1、轮齿折断传动过程中，齿轮发生轮齿折断的主要因素有两个：一是因齿根受到交变应力的作用，引起的疲劳折断，一般发生在轮齿的齿根部分。
二是传动过程中载荷过大引起的过载断裂，极易发生在轮齿的节线到齿顶位置之间。
其他常见的折断形式还有因安装精度差中引起的局部折断和因制造过程中因材料缺陷和加工残余应力引起的随机折断。
2、齿面磨损齿面磨损的形式主要有两大类。
一是磨粒磨损，很多采用齿轮传动作为传动形式的设备工作环境比较恶劣。
比如农业机械，矿山机械和土方机械等。
在这些机械中一部分因制造成本的原因仍然采用的是开式齿轮传动，造成沙粒和粉尘等极易进入到相互结合的两个齿面之间引起磨损，导致两轮齿的侧隙增大，产生严重的振动和噪声。
二是跑合磨损，这种磨损对机器设备的正常传动是有好处的，因此在这里不做累述。
.3、齿面点蚀常见的齿轮传动重合度值均在较小范围，重合度的大小直接影响到传动过程中单对轮齿的受力情况。
重合度较小的齿轮传动一般会在节线附近让轮齿承受比较大的载荷。
在反复产生的脉动循环力和大载荷的长期同时作用下，齿轮就会产生疲劳断裂直至齿面发生金属脱落出现麻点。
4、齿面胶合对于一些大功率高转速的机器设备，在齿轮传动过程中，由于轮齿的齿面间的压力大，瞬时温度高等原因，齿面件的润滑油膜极易发生破裂，导致局部金属相互粘接。
主减速器齿轮的失效分析与改善措施摘要：在机械动力传输过程中，主减速器发挥着至关重要的作用，而齿轮作为主减速器的主要部件，对其质量要求也十分严格。
如果齿轮在使用过程中失效，将会导致设备不能正常运行，甚至造成很多不必要的损失，危及人身安全。
因此，了解齿轮的失效形式，有助于预防事故的发生，也有利于提高机械装置的工作质量与工作效率。
本文主要论述了对常见齿轮失效方式的分析和提高主减速器齿轮质量的改善措施。
关键词：主减速器；失效方式；改善措施；齿轮前言在工业高速发展的今天，齿轮在机械传动中的重要性日益提高，其运用的领域也越来越宽广。
各类机械设备都需要输出更大的扭矩，在不增加机械设备体积的前提下，还要确保其安全、平稳、可靠。
这些都对机械传动齿轮的设计和加工提出了新的要求。
所以要了解传动齿轮的失效方式，并找出失效的因素，然后采用合理的方案对齿轮进行维护改善，提高其使用寿命，从而确保机械装置的正常运转。
1常见的齿轮失效形式1.1轮齿折断轮齿折断是指轮齿整体或局部折断的拉伤形式。
[1]轮齿折断的方式有很多种，一般来说，大体上可分为以下两种：一是疲劳折断。
轮齿在承受载荷工作时，齿轮根部会有很大的弯曲应力集中，经过长期的加载，使弯曲应力高于齿轮材料的疲劳极限，疲劳裂纹也随之出现，而且由于循环载荷的作用，裂纹逐步扩大，最终导致齿轮疲劳断裂。
二是过载折断。
当齿轮传动时，齿轮会受到过大载荷的冲击，并且在极短的时间内所承受的过大的载荷，使得轮齿上的应力超出了齿轮能承受的极限应力，造成过载折断。
在机械运行过程中，轮齿断裂十分危险，不但影响机械设施的正常运转，还威胁到人的安全。
1.2齿面胶合由于齿轮处于高速和较大压力的状态下，在齿轮啮合的区域，会上升到很高的温度，破坏了轮齿间的润滑，使两齿轮的齿面直接触及。
当齿轮转动时，两齿面进行滑动，齿面比较柔软的一方顺着运动的方向被撕裂部分材料，造成齿面产生沟痕，这种现象就是齿面胶合。
齿面胶合又分为两种，一种是在低速、负载较大的齿轮传动过程中，齿面要承载的压力太大，使两齿轮间润滑油形成的薄膜失去作用，当齿面彼此直接接触滑动，产生撕裂，这种称为冷胶合；另一种为热胶合，发生在高速高负荷的传动中，由于高温和高压破坏了润滑油膜，导致两齿轮齿面互相触及，产生粘连撕裂，从而造成齿轮失效。
