加载中…
个人资料
苏州菲曼德精密机械设备有限
苏州菲曼德精密机械设
备有限
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:283
  • 关注人气:0
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
正文 字体大小:

齿轮崩齿分析

(2018-04-15 09:40:26)
标签:

机械

普通的一级斜齿传动减速箱,功率200KW,材料20CrNiMoA,使用了六个月。现在出现问题,大齿轮出现断齿,小齿轮被剃成光轴。

轮齿折断的原因

图1

2.讨论

    甲说,这种情况是典型的齿根折断,原因有很多,可以分为弯曲疲劳折断、过载折断、随机折断、轮齿剪断和塑变后折断,但具体到实际,则要对根据现场情况判断。

    粗略估计,应是过载引起的齿根断裂,即实际载荷超过齿根许用强度所致;在实际传动过程中存在冲击载荷,冲击过程中产生微观裂纹,运转时间长了导致裂纹扩大最后断裂,症结可能在材料和热处理上。

    对此提问者提出疑问:小齿轮是被大齿轮切削的,而大齿轮除了断了几个齿,剩下的齿的齿面都保持完整,按理说是小齿轮的硬度要高,不应是如此情况。

    甲回应说,硬度和强度是两个概念,可以理解为设计时的出发点不同;就目前来看,估计该单级斜齿传动是从齿面强度角度设计,而没有再校核齿根强度,或者是实际载荷超过设计允许载荷造成断齿。

    对甲的观点乙比较赞同,说,小齿轮确是比大齿轮硬,选择材料的硬度差一般为四十(普通传动,小齿轮280hbs,大齿轮240hbs);但此处的问题在于大齿轮齿根弯曲强度不够,而小齿轮表面接触疲劳强度不够;分析应是校核的时候没校核好,或者热处理的时候没按要求。

    丙要求看看断齿的照片,提问者解释说小齿轮已经被磨成颗粒状,而大齿轮崩了二十几个齿,图2为其中最为完整的一个。

轮齿折断的原因

  图2

    提问者指出,据他观察,这块断齿的齿面非常光滑,看不出有什么损伤,而其他断齿的齿面多少都有伤痕,应该是第一块被崩掉的齿。

   丙说,到这里基本可以判断出断齿的原因是瞬间过载了;图2的断口非常整齐,应是一次性折断,无疲劳断裂的迹象;整个故障的事件可以还原出来:由于瞬时负载加大,造成这个齿先断,产生强烈冲击振动,从而发生连锁反应,不断出现磨损和局部材料的折断;由于小齿轮的受力频率高于大齿轮,所以最后的结果是小齿轮被剃光,大齿轮相对保持完整。

    丁说,到这里可以盖棺定论了,由于设计、工艺或材料的某一环节出现问题,使大齿轮的弯曲强度不足,造成轮齿在过载瞬间被折断;而由于小齿轮的强度不足,发生连锁反应,最终导致小齿轮的轮齿被全部磨损,剃为光轴;到这里,解决的方向就出来了,即将材料拿去做检测,分析是哪个环节出现问题。

    根据意见,提问者做了金相分析,并提供了照片,对此丁说,检测的结果验证了之前的判断,材料和热处理工艺都出现了问题:

    1.材料的问题

  原本要求大小齿轮的材料均为20CrNiMoA,实际小齿轮的成分相当于20CrNiMo,而大齿轮则相当于30CrMnTi,而且在金属组织发现大量非金属夹杂物,说明材料等级比较低,如图3。

轮齿折断的原因

图3

    2.热处理的问题

  如图4可以看出,材料芯部有大量铁素体,该组织大大降低了轮齿的机械强度,导致小齿轮的芯部硬度仅为22~26.5HRC,离图纸要求差了10个HRC,造成小齿轮的轮齿被全部剃掉。而如图5可以看出在渗碳过程中,加热温度过高,使得表面渗碳层的碳浓度太高,形成了角块状及网状碳化物组织;而随后的淬火加热过程温度过低,没有将其消除,造成渗碳层表面脆性增加,齿轮的使用寿命降低。

轮齿折断的原因

图4

    丙说,最终检测结果表明,首先是材料不达标,其次是热处理工艺出现问题,导致没有达到强化齿轮的效果。层层弱化设计意图的结果导致了齿轮的许用弯曲强度很低,最后在瞬间的负载下轮齿被折断。

0

阅读 收藏 禁止转载 喜欢 打印举报/Report
  

新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

新浪公司 版权所有