高速齿轮轴失效原因分析.pdf

第 33 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　高速齿轮轴失效原因分析 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 79 ( ) 文章编号 :1004 - 2539 2009 05 - 0079 - 02 高速齿轮轴失效原因分析 (郑州电力高等专科学校 机电工程系 , 　河南 郑州　450002) 　李妍缘 　赵兴明 　郭宏亮 摘要 　某减速器在正常运行 6 000h 时齿轮轴由微振磨蚀产生表面损伤 ,造成应力集中 ,产生疲劳 裂纹而发生正断型单向扭弯疲劳断裂。研究其失效原因 ,在进行材料、断裂轴断口的细化分析和加工工 艺过程检验后 ,提出具体改过措施 :尽可能加大齿轮轴轴承段的圆角过渡 ;提高冷加工质量 ,增加贴合面 积及表面光洁度 ,减小初始裂纹出现的可能性和改进热处理工艺 ,提高热处理质量。经过改进 ,取得了 良好使用效果。 关键词 　齿轮轴 　微振磨蚀 　应力集中 　疲劳裂纹 　疲劳断裂 　正断型单向扭弯疲劳断裂 表 1 　断裂轴化学成分对照分析表 % 0 　引言 项目 C S Mn Si P 某减速器齿轮箱中的高速齿轮轴 ,在实际运行了 断裂轴 0 . 18 0 . 007 0 . 55 0 . 27 0 . 009 约 6 000h 后 ,发生齿轮轴载联轴器段发生断裂现象。 技术要求 0 . 13～0. 19 ≤0 . 025 0 . 40～0. 61 0 . 15～0. 41 ≤0 . 025 断裂的部位轴头与产生过盈联接的 GYD 型原 YKD 型 项目 Cr Ni Mo Cu V [1 ] 断裂轴 1. 68 1. 63 0 . 27 0 . 11 0 . 13 凸缘式联轴器 整体惯性飞出 ,造成重大安全事故。 齿轮减速器由相互平行的两根齿轮轴组成。减速器动 技术要求 1. 51～1. 81 1. 41～1. 71 0 . 25～0. 36 ≤0 . 21 . . 力输入电机功率 7. 5kW ,转速 1 440r/ min ,技术要求齿 　　其主裂纹源萌生于高速轴轴承端联接轴段至轴承 轮轴整体经调质处理后 ,表面进行中频处理 ,使轴表面 ( 端盖处联接轴段的受力侧 ,表面硬度低 仅为 35HRC～ ( ) 及退刀槽根部洛氏硬度达到 59～62 HRC ; 两端中心 38HRC , 没有达到技术图纸所 要 求 的 59HRC ～ 62HRC) ,屈服强度低、无有效的表面强化硬化层。 注尺寸公差按 IT12 。图 1 是断裂的高速齿轮轴示意 图 , 图中清晰看到断裂部位 ,分析其破坏原因找出整改 2 　断裂轴断口处分析 措施 ,我们将就此做细化分析。 如图 2 所示 ,断裂处位于轴承端联接轴段至轴承 端盖处联接轴段。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。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