减速机高速齿轮轴断裂失效系统性分析

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图解减速机高速轴断裂的5个原因分析及7个预防措施

图解减速机高速轴断裂的5个原因分析及7个预防措施在生产实践经验得知，硬齿面减速机高速轴很容易发生断裂，如某国外减速机的高速轴经常在两处发生断裂：图1 减速机高速轴断裂实例一处在联轴器同高速轴的配合端面部位：图2 断轴A另一处在轴承同轴的配合端面部位：图3 断轴B1. 减速机高速轴断裂原因图4 断轴A的断口这是高速轴断裂的A断口形貌，从图中可以看到疲劳源位于键槽底部的尖角处。

断口具有疲劳源区、疲劳扩展区和静断区，高速轴是典型的疲劳断裂。

图5 断轴B的断口这是高速轴断裂的B断口形貌,这也是一个疲劳断裂断口，静断区很小，说明轴中的名义应力并不大。

断裂轴的断口特征：•断口是疲劳断口，轴是疲劳断裂。

•轴的断裂部位大部分正好位于联轴器与轴过盈配合的边缘处。

•最早的疲劳裂纹大都发生在平键键槽的尖角处或过渡圆角处。

•轴的断口垂直于轴的轴线，基本上是一种高强度钢弯曲扭转型断口。

正常情况下，减速机高速轴通常仅承受转矩作用。

对以往多次断轴案例进行疲劳强度计算结果表明，疲劳强度安全系数通常可达2以上，高速轴应该是安全的，轴不可能断裂。

经检查轴的材料、热处理质量也都符合技术要求。

但是，高速轴还是经常断裂，可以说是减速机的多发病了！原因一：键槽的应力集中观察很多带键槽的断轴断口，可以看到最早的疲劳裂纹往往发生在平键键槽尖角处，很明显键槽的应力集中和轴的截面面积减小影响了轴的强度。

特别是键槽底部的圆角r（图6）对应力集中的影响很大。

图中所示是某矿用减速机高速轴的键槽，键槽底部的圆角r就很小，加大了键槽的应力集中。

图6 带键槽的断轴断口轴受纯扭转时，键槽和配合边缘处的有效应力集中系数Kτ见图7所示。

当轴的抗拉强度Rm=900MPa时，键槽的有效应力集中系数Kτ=2。

因此键槽对轴的削弱是很大的。

图7 过盈连接的应力集中和接触应力分布原因二：联轴器同轴的过盈配合当轴断裂部位正好是联轴器同轴过盈配合的边缘处，过盈配合对轴的强度影响很大。

减速机齿轮轴断裂分析

１引言
减速机的齿轮轴结构是机械设备中常见的重要设备，它本身设计的合理与否影响到整个设备的
安全运行。某减速机上的齿轮轴，材料牌号为
１８ＣｒＮｉＭｏ７ — ６。齿轮轴的生产工艺为：加工一渗碳一淬火一磨齿一精加工。该齿轮轴在今年３月份安装、调试、运行，１０月份发生开裂。通过综合分析该轴断裂的基本原因，从而采取改善措施。
减速机齿轮轴断裂分析
ｄｏｉ：１０．３９６９６．ｉｓｓｎ．１００６－１１０Ｘ．２０１５．０２．０１０
减速机齿轮轴断裂分析
丁贤模
Байду номын сангаас
（西门子机械传动（天津）有限公司，天津，３００４００）
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｔｅｓｔ．Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｒａｃｋｏｒｉｇｉｎａｔｅｓｒｆｏｍｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｅｎｓｅｄａｒｅａａｔｋｅｙｗａｙ
［摘要】针对减速机齿轮轴发生断裂现象，采用化学成分分析、断口分析、金相检验和力学性能测试对其原因进行
了分析。结果表明，裂纹起源于键槽棱边应力集中处，向内疲劳扩展至断裂；棱边形状尖锐，弯曲应力集中较为严重，

减速机高速齿轮轴断裂失效分析靳璇

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%。

减速机齿轮断裂原因分析

减速机齿轮断裂原因分析摘要：在当前的社会发展过程中，减速机有着极其重要的现实作用，相应的减速机是整体机械设备中极其重要的传动系统，其自身系统在构建过程中所存在的稳定性对于整体系统设备而言有着极其重要的影响。

齿轮是整个减速机的关键性部件，受到较为恶劣工况因素的影响，会使其产生各类失效的现实问题，并且造成较为严重的设备停机，使生产效率受到较为突出的现实影响。

需要充分的对减速机齿轮失效所存在的现实问题以及相应的故障机理进行综合性的分析，并且对减速机齿轮所存在的典型故障特征进行综合性的探究，对日常的维护措施进行有效的分析。

关键词：减速机齿轮；故障探究；故障维护引言在当前社会的发展过程中，虽然借助智能化的发展故障特征可以被轻易指明，但也往往会对整体企业产生较为突出的现实损失。

如作为连续工作的中国电力行业而言相应的齿轮如若出现故障，将致使其整体减速机产生故障，并致使整体机械予以停机，这将会在社会范围内产生较为突出的现实损失。

通常情况而言，相应的齿轮在运行一段时间内便会产生一定程度的现实故障，并且相应的故障具有着高度多样化的特征，其自身存在着断齿、表面磨损等诸多现实问题，由此对整体齿轮故障进行有效的探究。

对于综合设备的维护而言，有着极其重要的现实意义，并且对其自身的故障模式进行有效的分析，对其施教原理进行综合性的探究，能够使整体齿轮在事后维修过程中所存在的被动化特征逐步转变为事前预防的主动化特征，使检测成本能够得到大幅度的降低，使整体减速机故障所存在的发生几率能够得到大幅度的下降。

1.减速机齿轮概述齿轮是常规减速器中最重要的零部件之一，在减速其中主要发挥两个作用：减速的同时提高输出扭矩以及减速的同时降低转动惯量。

齿轮的具体技术要求如下：首先，为了确保齿轮的硬度达到规定的需求，需要对齿轮的齿面和调质面进行预热处理，有利于极大地改善齿轮的性能，充分发挥齿轮材料的价值，保障常规减速器工作的稳定性；其次，要对齿轮进行的磨削，磨削面主要是齿轮的两个侧面，尽可能地消除侧面存在的毛刺和凹凸，尽可能减小齿轮侧面和其他零部件接合时的缝隙，提高常规减速器的工作性能；最后，完成上述两步后，为了确保齿轮满足质量要求，还需要对齿轮进行探伤处理，发现齿轮中可能存在的裂纹、缝隙等，最大限度避免任何可能出现的性能问题。

减速机高速轴断裂分析

一、不同心出现的断轴问题
有的用户在设备运行一段时间后，驱动电机的输出轴断了。为什么驱动电机的输出轴会扭断？当我们仔细观查驱动电机折断的输出轴横断面，会发现横断面的外圈较明亮，而越向轴心处断面颜色越暗，最后到轴心处是折断的痕迹(点状痕)。这一现象大多是驱动电机与减速机装配时两者的不同心所致。
这个问题可定要进行解体分析后才能给出一个比较准确的答案。不过从你说的情况来看，有可能是齿轮箱选型不合理，输入轴轴颈偏细，需要对齿轮箱进行改型。
般来说联轴器中心应该是没问题的，是否有带负载起动，这是很伤高速轴的
原因：1、材质；2、热处理；3、频繁带负荷启动；4、双驱动是否有不同步的可能；
1检测结果与分析1.1断口宏观形貌观察减速机高速轴断裂部位在轴肩与轴过渡处,此位置直径发生突变,且为轴的最小直径部位。由于截面形状变化,轴肩与轴相交处垂直,没有结构圆角,不可避免地存在应力集中[1]。断口宏观形貌见图1,断口平整且具有脆性特征,属于典型的扭转应力所致断口。裂纹起源于轴键槽的受力侧。轴键槽根部半径较小,该处存在应力集中,承受较大的拉应力,若未进行强化处理,极易萌生疲劳裂纹并引起轴的早期失效[2]。裂纹扩展区平坦,较光滑,面积较大,占整个断口区的2/3。瞬断区位于轴的一侧,靠近边缘部位,面积较小,形貌较粗糙。据此判断为低周疲劳断裂
第三步：手持驱动电机，使其轴上之键槽与减速机输入端孔抱紧螺钉垂直，将驱动电机轴插入减速机输入端孔。插入时必须保证两者同心度一致和二侧法兰平行。如同心度不一致或二侧法兰不平行必须查明原因。另外，在安装时，严禁用锤击，即可以防止锤击的轴向力或径向力过大损坏两者轴承，又可以通过装配手感来判断两者配合是否合适。判断两者配合同心度和法兰平行的方法为：两者相互插入后，两者法兰基本贴紧，缝隙一致。

减速机齿轮断裂原因分析

故障维修减速机齿轮断裂原因分析范明孝（本钢招标有限公司，辽宁本溪 117000）摘要：近年来，经济快速发展，科学技术不断进步，针对减速机齿轮发生断裂现象，采用化学成分分析、断口分析、金相检验和力学性能测试对其原因进行了分析。

结果表明，裂纹起源于键槽棱边应力集中处，向内疲劳扩展至断裂；棱边形状尖锐，弯曲应力集中较为严重，齿轮轴旋转时出现一定的弯矩载荷，棱边即能萌生裂纹源，引发疲劳断裂。

分析结果为避免同类轴再次发生断裂提供了参考。

关键词：减速机；齿轮断裂；原因引言在机械设备运转的过程中，齿轮往往起着不可替代的重要作用，齿轮一旦失效会造成重大设备事故与人员伤害。

齿轮失效最常见的一种形式是轮齿折断，齿轮的齿部发生断裂是整个机械工程领域中最为严重的一种，主要包括随机折断、过载折断和疲劳折断，为了避免发生轮齿折断就要求轮齿有一定的强度，而齿轮强度与热处理工艺、制造工艺和微观组织等密切相关，齿轮常用的热处理工艺是渗碳淬火，热处理工艺不当会造成硬化层深度不合格和表面硬度不符合要求等，从而导致齿轮断裂失效。

某钢厂在使用减速机的过程中某一齿轮突然发生失效，且轮齿多处发生断裂。

为了排除使用不当所造成的断裂，找到齿轮失效的真正原因，有必要进行检验分析，从而提高设备运转效率。

1.减速机齿轮理化检验结合上述工况概述，对该设备出现减速机齿轮轴损坏后的轴部理化性质进行检验，相关内容表述如下。

①宏观检验，宏观上来看，减速机齿轮轴没有受到明显的外部损伤影响，其中主轴上不存在外伤且形状完好，轴上的齿轮出现明显的裂痕。

对细节进行观察后发现，断裂的齿轮轮面有较大的拓展放射区域，其中出现裂痕的区域与拓展的方向基本一致，在端口处进行分析，发现明显的直接拓展断裂的痕迹。

在未发生断裂的齿轮上可以看到挤压类型的损伤，其挤压破碎的形貌比较一致，可以表明该齿轮在工作过程中持续受到较大的外力影响与作用，最终导致出现了损坏。

②微观检验，为了微观分析，首先对齿轮上组织进行取样，随后将其进行简单的样品制作后置于电子显微镜下观察金相结构情况。

减速机高速齿轮轴断裂失效分析

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。

煤磨主减速机高速轴断裂的分析和处理

煤磨主减速机高速轴断裂的分析和处理摘要：我国经济水平和我国煤矿行业的快速发展，煤矿产业中常见的皮带运输机在实际使用时会发生故障，如减速机输入轴断裂，这种故障是煤矿用皮带机故障中最常见也是最严重的故障，对煤矿开采人员的生命安全有严重影响。

在煤矿作业时，导致减速机断轴的因素较多，为此，需结合煤矿设施情况与皮带机的应用实践，进行断轴原因的分析，并采取改进措施，降低减速机断轴问题的发生几率。

关键词：减速机；高速轴；断裂；过盈对接引言减速机是一种由封闭在刚性壳体内的蜗杆传动、齿轮传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件。

减速机是一种相对精密的机械，常作为原动件与工作机之间的减速传动装置。

一般说来，减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，使用它可以降低转速，增加转矩。

按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速机；按照传动级数不同可分为单级和多级减速机；按照齿厂轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥－圆柱齿引轮减速机。

1减速机概述减速机是煤矿生产中最重要的设备，从某种程度上来说，减速机的运行状况直接影响着煤矿生产的稳定性与安全性，如果减速机运行中出现各种故障或者其他问题，将直接影响着煤矿生产的运行状况，进而威胁着人们的生命财产安全。

具体来说，减速机指的是一种以多种形式的将能源转化成电能的机械设备，在当前社会中，减速机被广泛应用到各个行业中，比如农业生产建设、国防、科技以及日常生活中。

减速机的内部结构十分复杂，主要是由原动机、压缩机机以及其他动力机械驱动组成的，其工作原理主要是根据电磁力和电力感应定理，借助对空气施加压力来提升气体的运行速度，并且通过导电材料和电磁感应进行电路和磁路的相互交换，以此达到能源转换，满足不同领域的需求。

伴随着空气动力学研究的不断深化以及科学技术的不断发展，减速机的应用范围进一步扩大，减速机能够将气体沿着一定方向流向叶轮的压缩机当中，总之，减速机是一种转换能量与压力的一种机械设备，因此，探究减速机的断齿原因以及检修管理具有现实意义。

起重机减速机齿轮轴断裂原因分析及改进措施探讨

起重机减速机齿轮轴断裂原因分析及改进措施探讨摘要：起重机在钢铁等冶炼行业中有着十分重要的应用，而减速机作为起重机中非常关键的设备，对整个起重机的使用性能有直接的影响。

起重机的主起升减速机在实际使用的过程中，会出现减速机齿轮轴断裂的情况，从而导致起重机的主钩会出现溜钩的事故，严重威胁现场作业安全。

针对这种情况，本文对起重机减速机齿轮轴的材质、力学性能以及制造安装精度等多个方面多齿轮轴断裂的原因进行分析，明确具体原因，在此基础上提出改进措施，避免起重机减速机齿轮轴出现断裂的情况，从而保证作业现场的安全。

关键词：起重机减速机；齿轮轴断裂；原因；改进措施0引言在起重机中，减速机是传递扭矩非常重要的部件，其各级齿轮轴在实际工作的过程中，会受到起重机制动时产生的冲击载荷作用以及正常运行时的扭转力作用。

在这两种力的作用下，会对减速机运行的性能产生影响，而为了保证起重机能够安全稳定的运行，必须确保各个零部件的可靠性。

本文以某型起重机为例，其主升减速机在运行过程中出现高速齿轮轴断裂的情况，导致起重机的主钩出现溜钩事故。

该型起重机的额定载重为90t，跨距为22m，主减速机齿轮传动比为50，输入轴的最小直径为70mm，齿轮轴使用的材料为42CrMo。

为了避免起重机在后续使用的过程中出现重大的安全事故，本文以此为分析案例，对起重机中减速机高速齿轮轴断裂的原因从多个角度进行分析，明确具体的原因，制定相应的改进措施，从而保证起重机的使用安全。

1断裂情况减速机齿轮轴断裂的具体情况如图1所示，根据实际情况，发现断裂的位置是在轴径70mm与轴径85mm之间的台阶处，通过观察发现齿轮轴此处的台阶没有明显的圆角，并且加工质量较为粗糙。

在高速轴油封的位置发现多条因摩擦而产生的光带。

整个端面呈暗灰色并且垂直于主轴线。

在断面的起始区域存在较多的小台阶，台阶处没有较为明显的圆角，在接近表面的部位存在摩擦挤压过的痕迹，并且有多个裂源，导致出现多源疲劳特征。

煤磨主减速机高速轴断裂的分析和处理

1 断裂原因分析从齿轴断面痕迹来看（见图1），大部分是早期裂纹，高速轴已至疲劳状态。

该齿轴在运行过程中长期承受较大的径向力，导致齿轴断面位置在旋转过程中承受交变载荷较大，造成断裂。

查该高速齿轮轴材质为20CrMnMo，抗拉强度1 180 MPa，下屈服点885 MPa，冲击吸收功（Aku2）≥55 J。

而咨询国内大型减速机生产厂家，高速轴均选用17CrNiMo6材质，其综合机械性能优于前者很多，优点主要表现在韧性和硬度两方面。

因此可以推测齿轴的材料性能不足也是断裂的一个因素。

图1 齿轴断面痕迹2 焊接性能及焊缝强度分析2.1 焊接性能分析该齿轴的材质20CrMnMo，是一种高强度的高级渗碳钢，塑性及韧性稍低，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度、抗弯强度、耐磨性能。

化学成分见表1，力学性能见表2。

表1 20CrMnMo化学成分%表2 20CrMnMo力学性能对20CrMnMo的焊接性进行分析，其碳当量及冷裂纹敏感性：说明20CrMnMo钢的淬硬倾向较大，易产生冷裂纹。

热裂纹敏感性：说明20CrMnMo钢焊接时产生热裂纹倾向较大。

通过以上计算分析，可知20CrMnMo钢焊接性能比较差，容易产生冷裂纹、热裂纹等缺陷，需要焊前预热，焊后退火处理。

该减速机输入功率560 kW，高速轴扭矩较大，为防止焊接缺陷造成二次损伤，保证焊接质量和使用寿命，采用局部中频加热（温度控制在600 ℃）退火，消除焊后裂纹及内应力，提高机械性能。

2.2 焊材及焊接方法选用新轴采用45#钢，将其和齿轴（20CrMnMo）的焊接性能进行评价分析。

为保证焊接强度，提高热影响区和焊缝的韧性，防止冷裂纹、热裂纹、再热裂纹的产生，选用J507低氢钠型碱性药皮焊条，其具有优良的塑性、韧性及抗裂性能。

采用手工直流反接，全位置焊的焊接方法。

2.3 焊缝扭矩及剪切应力分析设备主要参数：电机功率560 kW，输入转速990 r/min，输出转速34 r/min，速比29.12。

减速机齿轮开裂的失效分析

减速机齿轮开裂的失效分析摘要：为了对减速机齿轮的开裂原因进行研究并提出相应的改进措施，利用体式显微镜、扫描电镜、直读光谱仪和金相显微镜研究了齿轮的裂纹形貌、化学成分和微观组织。

结果表明:齿轮的化学成分和硬度符合技术要求。

齿轮的有效硬化层深度超过了技术要求，这会导致芯部受到较大的拉应力，是导致开裂的第1个原因。

裂纹源位于断口芯部，并且有较多的O、Al、Ca、Na等元素组成的非金属夹杂物，这些夹杂物硬度较高，容易割裂材料的基体，受到外力时容易产生应力集中形成裂纹源，是导致开裂的第2个原因。

针对上述开裂原因制定相关的改进措施，首先是不允许拼炉混装，其次是减少材料中的夹杂物。

通过上述工艺改进，彻底解决了齿轮的早期开裂问题。

0前言减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮(或蜗杆、齿轮-蜗杆)传动所组成的独立部件，一般在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在冶金、有色、煤炭、建材、工程机械及石化等行业有极为广泛的应用[1]。

某减速机在装配后试运行时发生异响，打开减速机壳体发现其锥齿轮小端部位出现了掉块，其二维平面见图1所示，减速器齿轮长302mm，模数11，大端模数10.68，速比3.545，在装配后试车15min后发现齿轮出现碎裂，其服役环境是在有润滑油的封闭箱体内，最高转速为1850r/min，输出扭矩12000N·m，这种齿轮的早期失效会导致减速机不能正常服役，从而延长了交货期限。

生产单位决定对本批次总共27台减速机齿轮的风险进行评估，对开裂的齿轮进行了失效分析以便于采取相应的针对性措施。

图1失效齿轮零件图的二维平面图1失效背景齿轮机加工流程为:下料→锻造→调质→粗车(各个表面至3.2μm)→半精车(各个表面)→滚齿→倒角→渗碳→车螺纹部位渗碳层→淬火+低温回火→磨齿(内孔、端面)→清洗→强化喷丸→清洗→成品检查入库。

其锻造温度为1200℃，调质工艺为880℃×2h油冷淬火+530℃×2.5h高温回火，半精车∅43mm、∅57mm、∅65mm、∅70mm、∅174mm、∅34.5mm，渗碳淬火工艺为920℃×6h渗碳+830℃×2h油冷淬火+200℃×3h低温回火，磨齿成形精度至0.8μm，喷丸覆盖率120%。

减速机输入轴断裂失效分析

减速机输入轴断裂失效分析摘要：某公司减速机输入轴发生断裂，对该断轴进行了宏观分析、室温力学性能试验、硬度试验、金相组织分析、扫描电镜（SEM）和EDS 能谱分析等一系列检测分析。

结果表明：断轴的原因是轴表面没有进行有效渗碳处理，轴在交变旋转弯曲应力的反复作用下，在应力集中的轴变径处发生断裂，并对失效机理进行了分析。

关键词：减速机；断轴；失效分析2018 年 7 月某公司型号为 H2SV10A 的减速机输入轴发生断裂，图1 为减速机输入轴的结构。

图2 为断裂失效输入轴的宏观照片。

从图 1和图 2 可见，减速机输入轴断裂发生在准∅85 mm 外圆和∅100 mm 外圆的过渡阶段，断裂位置靠近∅85 轴径侧，即图 1 中圆圈内标记区域。

轴的材质为18CrNiMo7-6[1]，属于德国牌号。

本文通过输入轴失效分析，探寻其失效原因。

图1 减速机输入轴结构图(mm)图2 断裂失效输入轴的宏观照片1 试验方法及结果1.1 宏观分析图3 减速机输入轴断口的宏观形貌照片图3 为减速机输入轴断口的宏观形貌照片。

断口表面有较明显的贝壳状花样, 属于典型的疲劳断裂。

断口由疲劳裂源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区组成。

其中疲劳源有 3处，分别标示为 1、2、3 区域。

仔细观察断口疲劳源区，1 和2 区域两处表面较平坦，3 区域的疲劳源有剪切唇。

疲劳源在距表面 2mm 范围内，3 个疲劳源所处的区域之间有台阶和褶皱。

裂纹扩展区贝纹线比较扁平，部分区域存在褶皱。

断口形貌为纤维状，断面有台阶和褶皱，表明减速机轴承受到了反复交变的旋转弯曲应力。

断口瞬断区域较小，约占整个断口面积的1/10，说明轴整体受力较小，属于典型的低应力多疲劳源型高周疲劳断裂。

1.2 轴的室温拉伸试验及冲击性能检测对断轴的力学性能进行检测，依据国标GB/T2975-1998 《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试验制备》[2]选取被检试样位置，根据国标GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1 部分：室温试验方法》[3]，在轴的纵向采用线切割进行拉伸试样加工，制作标准试样进行室温拉伸试验。

回转窑主减速机高速齿轮轴断齿、断轴分析与对策

２０１４年２月第一期
冶金
２７
回转窑主减速机高速齿轮轴断齿、
断轴分析与对策
李运生楼天明许安心２
（１．宁波钢铁有限公司设备部宁波３１５８０７；２．杭州钢铁有限公司转炉厂杭州３１００２２）
额定功率ｌ６０ｋｗ
转速９８０ｒ／ａｒｉｎ
辅助传动电机：型号Ｙ１８０Ｍ一４额定功率１８．５ｋＷ
转速１４７０ｒ／ｍｉｎ
２．２减速机相关参数主减速机：型号ＹＮＳ１２４０—８０ ⅥＢＤ—Ｌ
摘
要：通过对回转窑主减速机高速齿轮轴断齿、断轴进行详细的计算、分析，找出事故真正原因在于设计
错误，并针对性提出改进对策，避免同类事故再次发生，确保生产的有序进行。
关键词：减速机；齿轮轴；断齿；断轴；受力分析；校核；改进对策备事故为１号回转窑主减速机高速齿轮轴断齿、断轴，对生产的影响最为严重。１号回转窑自２００７年初投产以来，至２０１１年１２月发现电机、减速机异音且振动加剧，经检查发现减速机高速齿轮轴齿轮已
Ｏ前言
活性石灰是炼钢的重要造渣材料，它是一种性能活泼、反应能力强、含硫低的软烧石灰，同时活性
石灰也是烧结的重要熔剂之一。我公司在总体布

减速机高速齿轮轴断裂失效系统性分析

减速机高速齿轮轴断裂失效系统性分析摘要本文主要是对减速机的高速齿轮轴承断裂失效问题进行分析，以某工厂为例子，对高速齿轮断裂口取样实验分析，找出其中的原因，以便在后期的施工中采取防止措施。

关键词减速机；高速齿轮；断裂失效1 减速机高速齿轮轴断裂失效检测实验分析以某工厂机构中高速齿轮轴为例子，该品牌高速齿轮轴运行15天之后就出现断裂情况，齿轮轴的建设材料为锻钢（42CrMo），工艺采取热处理手段，将锻钢的硬度控制在270～300的范围内，对断裂部位的形式、组织、化学成分、硬度等进行测试[1-2]。

1.1 观察断口外形减速机的高速齿轮轴断裂的部位在轴肩和轴过度的位置，主要是因为在这个部位的直径发现变形，变为整个齿轮轴结构中的最小直径位置，加上截面的形状发生变化，轴肩和轴之间处于垂直，且没有圆角，导致应力集中（如下图1所示），断口比较平整，但是比较容易脆化，均是由扭转应力导致断口出现。

裂纹主要出现在轴槽内侧，原因是因为轴槽底部的半径比较小，导致应力集中在底部，如果不采取有效的处理措施，就会导致轴出现疲劳裂纹，随着长时间的运作，裂纹扩展区比较平坦，占据的面积也比较大，占据整个断口区的3/2，瞬断区位于齿轮轴比较边缘的位置，且整体的面积比较小，样式也比较粗糙。

1.2 检测化学成分对轴材料化学成分的分析采用的是型号为ARC—MET8000直读光谱仪器，为了便于对比，笔者将是实验数据制作成表格，具体如下。

1.3 显微镜观察在齿轮轴的表面取样。

使用金相显微镜制作，采取4%的硝酸酒精腐蚀齿轮轴，能够观察到在显微镜下面，齿轮轴的组织中的片状珠光体，晶网状的分布中还有铁元素，以及少量的魏氏组织（如上图2所示）。

钢材（42CrMo、50）要进行调质处理，在金相显微镜下采取的是回火索氏体加上铁元素，从显微镜下能够看出该齿轮轴的组织并不是回火索氏体，是正火组织，组织呈现出不良状态，说明此齿轮轴在制作的时候并没有严格按照施工程序进行施工。

高速精密齿轮传动装置的断裂与失效分析研究

高速精密齿轮传动装置的断裂与失效分析研究摘要：高速精密齿轮传动装置在工程行业中具有重要的应用，然而，由于工作条件的复杂性和高速运动的特性，这种装置容易发生断裂和失效现象，从而导致机器的停机和生产损失。

因此，对高速精密齿轮传动装置的断裂与失效原因进行深入的研究和分析具有重要的意义。

本文针对高速精密齿轮传动装置的断裂与失效问题进行了系统的研究和分析，并提出了相应的解决方案，旨在为工程师和研究人员提供有益的参考。

关键词：高速精密齿轮传动装置、断裂、失效、原因分析、解决方案引言：高速精密齿轮传动装置作为一种常见的机械传动装置，在工程领域中广泛应用。

它具有传动效率高、扭矩大、精度高等优点，可满足各种工业生产的需求。

然而，由于高速运动的特性以及复杂严苛的工作环境，这种装置在使用过程中容易出现断裂和失效问题，严重影响了装置的稳定性和寿命。

一、断裂与失效原因分析1. 力学因素高速精密齿轮传动装置在运动过程中承受大量的力和冲击。

由于高速运动的特性，这些力和冲击会导致齿面磨损、齿面压力不均、强化层破裂等问题，从而导致装置的断裂和失效。

解决方案：选择材料强度高、硬度高、韧性好的齿轮材料，优化齿轮设计，增加强化处理等措施来提高装置的抗力和抗冲击能力。

2. 热力因素高速精密齿轮传动装置在工作过程中产生大量的热量，这会导致齿轮材料膨胀，进而导致装置的断裂和失效。

解决方案：优化冷却系统设计，降低装置的工作温度，提高装置的散热效果等措施来减少热量带来的影响。

3. 润滑因素高速精密齿轮传动装置在运动过程中需要进行润滑。

如果润滑不到位，会导致摩擦和磨损过大，从而造成装置的断裂和失效。

解决方案：选择适当的润滑剂，保证润滑剂的清洁度和充足性，定期更换润滑剂以及检查润滑系统的工作状态等措施来保证装置的润滑效果。

二、断裂与失效的分析方法1. 金相显微镜观察法通过金相显微镜观察装置的断裂和失效部位的显微组织结构，进一步分析失效原因。

2. 断裂鉴定法通过断裂鉴定法来确定断裂面的特点和形态，进一步分析失效的原因。

减速机轴齿失效分析

减速机轴齿失效分析摘要：我国经济水平和科技水平的快速发展，减速机轴齿应用越来越普遍，减速机在几乎所有重工业都有着广泛的应用。

建材行业大型减速机的维修，特别是生料立磨减速机、辊压机行星减速机、管磨机同轴双分流式中心传动减速机等的维修，技术含量高、维修难度大、检修周期长，如若不慎就会酿成大错。

减速机的改善性维修区别于传统的减速机维修，传统减速机维修通常就是对于损坏零件按照原图进行新造换新或者原件按照相关标准进行修复处理，并未结合减速机使用工况，从整体结构配合、设计强度及疲劳寿命、零部件具体细节结构设计及制造工艺等诸多方面去分析减速机损坏的根本原因。

改善性维修不仅要更换或修复损坏零部件，而且要去分析减速机损坏的真正原因，并找到克服故障的完善解决方案，只有找到真正原因并对其进行优化改进，才能解决根本问题。

关键词：减速机；故障；改善性维修引言减速机轴齿缺陷表面和内部均残余少量异物嵌入，与样品基体成分明显不同，周边组织为贝氏体，凹坑周边无明显脱碳，内侧内沿有一层氧化铁附着，缺陷底部存在大量微裂纹，由浅往深延展至底部翘皮部位。

在进行现场加工工艺跟踪时发现，有一款刀具形貌跟用户缺陷位置接近，且刀具成分与缺陷处镶嵌物成分一致，可确定镶嵌物为刀具镶嵌至材料所致，可能为机械加工数控设备刀具行程中出现异常所导致。

金属零件在加工时，由于刀具材料、形状、几何角度及切削参数等因素影响，会导致被加工零件产生切削变形等缺陷。

依据宏观形貌、高倍组织以及能谱检验结果，并结合减速机轴齿加工工艺跟踪情况，可以有针对性地提出改进措施，关注机加工刀具运行异常情况，关注刀具质量，避免因加工工艺影响质量。

1减速机高速齿轮轴结构方面的原因通常情况下，减速机高速齿轮轴最容易发生断裂的位置位于轴和轴之间的结构过渡和连接位置。

轴与轴连接的位置通常都处于轴径变化的范围，而轴径最小的位置往往都会最先发生断裂。

这是由于该位置轴的截面形状变化和轴间处的位置一直处于一种相对垂直的几何位置关系，而这种结构势必会导致轴和轴的连接位置受到不同的应力集中问题的影响。

减速机齿轮轴的断裂失效分析

环球市场/施工技术-168-减速机齿轮轴的断裂失效分析张杰张世旭赵旭东烟台宝钢钢管有限责任公司摘要：减速机齿轮轴在安装调试中发生异常开裂，经宏观观察、扫描电镜及光学显微镜分析后发现，齿轮轴局部出现扭转变形，开裂面扩展方向与轴向呈45°，齿尖处裂纹尾端组织有冷形变特征。

这些特征说明齿轮轴开裂是安装不当出现过载导致的。

调试过程中，齿轮轴因运转受阻出现过载，当过载超过其许用应力时，齿轮轴开始发生少许变形，进而在应力集中部位开裂，并沿与轴向呈45°方向扩展从而导致失效。

关键词：减速机；疲劳断裂；失效分析齿轮减速器广泛用于矿山、冶金、石油、化工、电力、建材、水利、环保、国防等国民经济各个领域。

它的主要传动零件是齿轮、轴、轴承，三者之间相互联系相互影响，随着时间的推移，三者中任何一零件的失效，将引起其他零件的失效，从而降低减速器使用性能，缩短整机寿命。

因此对传动零件引起的其他零件的失效进行研究，分析产生的原因，采取有效措施并加以改进显得十分重要。

1失效原因分析1.1轴的失效在附加载荷作用下，轴的挠度和扭转角增大，将引起弯曲应力和扭转应力增加，加快轴的疲劳失效，随着时间的推移，造成轴的弯曲和扭转变形。

同时，轴颈和轴承内圈形成边缘接触式运转，接触面积减小，加快轴颈的磨损。

1.2轴承引起的失效齿轮减速器使用的轴承为滚动轴承，主要失效形式有疲劳点蚀、磨损和塑性变形。

疲劳点蚀是滚动体和内外圈接触处受脉动循环应力的作用产生的；磨损是滚动体和内外圈相互摩擦运动、点蚀剥落下来的金属微粒进入摩擦表面、润滑不良等原因造成的；塑性变形是轴承受过载或过大的冲击载荷，使轴承元件永久变形产生的。

1.3断口原因分析带式输送机使用中，用来输送物料，物料从料斗中掉落在带式输送上，所以带式输送机载荷一直是在变化的，同时带式输送机因工作需要随时停止和启动，存在重载启动现象。

经现场人员调查测量，现场其他同批带式输送机安装存在问题，驱动轴安装同心度存在超差。

减速机轴断裂原因分析(案例)

减速机轴断裂原因分析某煤矿从国外购进的减速机，安装使用30h余后，齿轮减速机轴发生弯曲，无法正常使用，在对弯曲的减速机轴进行冷校直时，轴突然发生断裂。

查阅减速机轴的有关技术资料，该轴采用17CrNiMo6钢制造，轴整体经调质处理后，表面进行中频处理，使轴表面及退刀槽根部洛氏硬度达到59～62HRC。

1理化检验1.1断轴宏观分析断裂位于减速机轴表面退刀槽根部，见图1。

图1轴断裂位置(mm)宏观断口见图2，断口表面有较明显的贝壳状花样，属于典型的疲劳断裂。

断口由疲劳裂源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区三个区域组成。

图2宏观断口形貌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(图2A处)。

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，断口形貌为纤维状，表明减速机轴主要受旋转弯曲应力。

断口瞬断区域较小、较圆约占整个断口面积的1/6，说明轴整体受力较小，属典型的高周疲劳断裂。

由疲劳区及贝纹线的形态可知，疲劳裂纹扩展过程中两侧较快，说明退刀槽根部有应力集中现象。

1.2断口微观分析用AMRAY21000B型扫描电镜观察样品断口，断裂起源于轴表面退刀槽根部，该处有机加工刀痕，见图3；裂纹扩展区可见疲劳条纹，见图4；瞬断区为细小韧窝。

图3断裂源形貌200×图4裂纹扩展区疲劳条纹400×1.3化学成分分析化学成分分析试样取自断口附近，分析结果(质量分数)列于表1，化学成分符合技术要求。

1.4洛氏硬度检测在断口附近取样，将横截面磨平，从边缘向心部逐点进行硬度测定，结果均在36～37HRC范围内；沿轴的纵向表面测定硬度，结果在38～39HRC范围内。

从硬度结果看出，轴的表面硬度与心部硬度相近，且均低于设计要求。

1.5金相检验在裂源附近取样进行金相分析，非金属夹杂物为A2，B1，D1e(按GB10561-1989评定)；晶粒度7.5级(按GB6394-1986评定)；疲劳源区及表面与心部显微组织均为回火索氏体，见图5。

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