減速機軸斷裂分析

1、<p><b>　　減速機軸斷裂分析</b></p><p>　　摘要：本文較客觀地分析了在日常設備維修工作中常見的軸斷裂原因，從根本上解決處理軸斷裂問題，確保設備安全，經濟、穩(wěn)定運行，創(chuàng)造較好的經濟效益。 </p><p>　　關鍵詞：軸；斷裂；原因；分析 </p><p>　　Abstract: This paper object

2、ively analyzed the causes of shaft fracture is common in daily equipment repair work, handle shaft fracture problem fundamentally, ensure the equipment safety, economy, stability, and create good economic benefit. </p

3、><p>　　Keywords: shaft; fracture; reason analysis </p><p>　　中國分類號：TGll5.2文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　在水泥生產工作中，經常會遇到軸的斷裂情況:如減速機齒輪軸、大型風機軸、斗式提升機軸等。能正確地分析斷軸的原因，對新軸的加工制作、材質選擇、熱處理方法及軸的安裝、調整、使用、日常

4、維護至關重要?，F(xiàn)對一例斷軸原因進行分析。 </p><p>　　亞泰水泥公司制成車間2#水泥磨于1999年12月投人使用，于2007年5月29日發(fā)現(xiàn)二段軸軸向串動嚴重，后經修復進行使用，使用效果不理想，只能少投料，影響生產。決定更換新軸后運行十余天該軸與齒輪配合處斷裂。 </p><p>　　經過分析判斷，這次故障的原因主要是生產廠家在生產過程中加工裝配及熱處理方法上存在一定的問題，主要表

5、現(xiàn)在：1、加工出現(xiàn)誤差，齒輪軸及齒輪配合不達標，而導致裝配過松，經過長時間運行，齒輪軸及齒輪配合出現(xiàn)松動。使齒輪磨損后產生軸向推力，造成高速齒軸向串動。2、熱處理不當是造成齒輪軸斷裂的主要原因。 </p><p>　　查閱減速機軸的有關技術資料為：該軸采用17CrNiMo6鋼制造，軸整體經調質處理后，表面進行中頻處理，使軸表面及根部洛氏硬度達到59～62HRC。 1理化檢驗 1.1斷軸宏觀分析 斷裂位于減速機軸表

6、面退刀槽根部，見圖1。 </p><p>　　圖1軸斷裂位置(mm) </p><p>　　宏觀斷口見圖2，斷口表面有較明顯的貝殼狀花樣，屬于典型的疲勞斷裂。斷口由疲勞裂源區(qū)、裂紋擴展區(qū)和瞬間斷裂區(qū)三個區(qū)域組成。 </p><p><b>　　圖2宏觀斷口形貌 </b></p><p>　　仔細觀察斷口裂紋源區(qū)，其表面較

7、平坦，尺寸在距表面5mm范圍內(圖A處)。裂紋擴展區(qū)貝紋線比較扁平。瞬間斷裂區(qū)在裂源的對面，呈橢圓形，斷口形貌為纖維狀，表明減速機軸主要受旋轉彎曲應力。斷口瞬斷區(qū)域較小、較圓約占整個斷口面積的1/6，說明軸整體受力較小，屬典型的高周疲勞斷裂。由疲勞區(qū)及貝紋線的形態(tài)可知，疲勞裂紋擴展過程中兩側較快，說明齒輪軸￠270ｍｍ齒根部有應力集中現(xiàn)象。 1.2斷口微觀分析 用AMRAY21000B型掃描電鏡觀察樣品斷口，斷裂起源于軸表面退刀槽根部，

8、該處有機加工刀痕，見圖3；裂紋擴展區(qū)可見疲勞條紋，見圖4；瞬斷區(qū)為細小韌窩。 </p><p>　　圖3斷裂源形貌200× 圖4裂紋擴展區(qū)疲勞條紋400× </p><p>　　1.3化學成分分析 化學成分分析試樣取自斷口附近，分析結果(質量分數)列于表1，化學成分符合技術要求。 </p><p>　　表1 失效軸的化學成分 </p>

9、<p>　　1.4洛氏硬度檢測 在斷口附近取樣，將橫截面磨平，從邊緣向心部逐點進行硬度測定，結果均在38～39HRC范圍內；沿軸的縱向表面測定硬度，結果在39～41HRC范圍內。從硬度結果看出，軸的表面硬度與心部硬度相近，且均低于設計要求。 1.5金相檢驗 在裂源附近取樣進行金相分析，非金屬夾雜物為A2，B1，D1e(按GB10561-1989評定)；晶粒度7.5級(按GB6394-1986評定)；疲勞源區(qū)及表面與心部顯微

10、組織均為回火索氏體，見圖5。 </p><p>　　圖5疲勞源區(qū)顯微組織500× </p><p>　　通過金相組織分析，認為該軸是在調質熱處理狀態(tài)下，未經任何表面處理直接投入使用的。 2分析與討論 (1)減速機軸縱向表面與軸橫端面的洛氏硬度檢測結果表明，失效軸硬度值在39～41HRC，遠低于技術要求的59～62HRC，顯然與設計要求不符。 (2)該軸從表面至心部的組織為回火索氏

11、體，說明該軸是在調質熱處理狀態(tài)下使用的，這與所測得軸的洛氏硬度相吻合。軸的工作狀態(tài)要求其表面硬度較高、耐磨，心部硬度相對較低，韌性較好。通常情況，軸表面一般經高頻或中頻處理后才使用，而失效軸的調質使用狀態(tài)與理論要求的高頻或中頻表面處理使用狀態(tài)不相符，由于工藝上的不合理，造成軸的疲勞抗力降低。 (3)從減速機軸斷裂的位置看，疲勞起源于軸的退刀槽應力集中處。從微觀斷口看，有明顯的三個區(qū)域即裂紋源區(qū)、擴展區(qū)和瞬斷區(qū)，屬典型的疲勞斷裂。斷口貝紋

12、線比較扁平，裂紋擴展前沿線兩側的裂紋擴展速度較大，瞬斷區(qū)在裂紋源的對面，由此可見，失效軸主要受旋轉彎曲應力。而從瞬斷區(qū)較小較圓看，失效軸整體受力較小。根據上述斷口分析結果及斷裂形貌，認為軸斷裂屬中等名義應力集中條件的旋轉彎曲產生的疲勞斷裂。軸在承受旋轉彎曲應力的作用下，由于軸的表面</p><p>　　通過對斷裂軸的斷口宏微觀分析、金相檢驗以及硬度測定，認為該軸是在應力集中條件下承受對稱旋轉彎曲載荷作用，產生早期