大型行星齒輪減速齒輪斷裂失效分析.pdf

1、某公司破碎設(shè)備上使用的KPBV150減速器二級(jí)行星輪運(yùn)行兩年發(fā)生斷裂，引起太陽(yáng)輪、行星架、箱體等其它零部件的變形、斷裂，最終導(dǎo)致減速器失效。失效的齒輪是從內(nèi)孔處開始斷裂，因此首先對(duì)發(fā)生斷裂的齒輪內(nèi)孔表面進(jìn)行了探傷，然后采用宏觀觀察、微觀觀察、化學(xué)成分分析等方法對(duì)斷裂的減速器二級(jí)行星輪的斷口進(jìn)行斷口分析，確定齒輪斷裂的失效模式為高周疲勞斷裂。裂紋源在齒輪的內(nèi)孔次表面，并在該區(qū)域觀察到材料存在凹坑缺陷，這種凹坑缺陷直接破壞了材料的連續(xù)性，降

2、低了材料的力學(xué)性能，在外載的作用下，在凹坑缺陷附近產(chǎn)生應(yīng)力集中，誘發(fā)裂紋萌生，并在隨后的疲勞載荷作用下，疲勞裂紋擴(kuò)展，最終導(dǎo)致該齒輪斷裂失效。因此判定導(dǎo)致齒輪疲勞斷裂失效的根本原因是齒輪材料存在凹坑缺陷。
　　 通過進(jìn)行齒輪材料的力學(xué)性能試驗(yàn)，獲得材料抵抗外載尤其是疲勞載荷的力學(xué)性能參數(shù)，作為預(yù)測(cè)齒輪結(jié)構(gòu)疲勞壽命的材料參數(shù)依據(jù)。其中，通過對(duì)齒輪材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，獲得齒輪材料的靜強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率等材料靜強(qiáng)度性能參數(shù)。通過對(duì)

3、齒輪材料進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，采用升降法獲得材料的疲勞極限。通過對(duì)齒輪材料進(jìn)行斷裂性能試驗(yàn)，獲得材料的斷裂韌性、疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值等斷裂性能參數(shù)，并通過對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析，擬合疲勞裂紋擴(kuò)展公式。
　　 綜合考慮實(shí)際運(yùn)行情況下，齒輪傳遞的力矩以及齒輪內(nèi)孔的過盈配合殘余應(yīng)力，通過基于ANSYS的有限元分析，計(jì)算齒輪內(nèi)孔的實(shí)際應(yīng)力。最后采用“損傷容限設(shè)計(jì)”的斷裂力學(xué)理論，對(duì)齒輪結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。計(jì)算結(jié)果表明，疲勞裂紋擴(kuò)展壽