减速机高速齿轮轴断裂失效分析 靳璇
浅述减速机高速齿轮轴断裂失效及处理
浅述减速机高速齿轮轴断裂失效及处理摘要：减速机是现代企业生产过程中用途比较大的一种机械设备，如果发生故障付给企业生产带来严重损失。
某企业在生产过程中减速机高速齿轮轴出现了断裂现象，针对这一问题相关技术人员进行了专业的检测与分析后，确定了故障原因，进而制定了相应的解决处理措施，恢复了减速机的性能。
关键词：减速机；高速齿轮；断裂；检测；故障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，电机和减速机间的耦合器均已完全脱离，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对高速齿轮轴断裂情况进行检测1.1减速机高速齿轮的基础资料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1：2.034、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[1]。
1.2对齿轮成分的检测对于该减速机，其高速齿轮轴以17CrNiMo6钢为主要原材料，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%。
通过对相关资料的查证可知，该原材料为德国牌号，成分方面的技术要求为：碳含量在0.15~0.19%范围内、锰含量在0.40~0.60%范围内、硅含量在0.15~0.40%范围内、磷含量不得小于0.025%、硫含量不得小于0.025%、铬含量在1.50~1.80%范围内、镍含量在1.40~1.70%范围内、钼含量在0.25~0.35%范围内。
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
１ ８ Ｃ ｒ Ｎ ｉ Ｍｏ ７ — 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 ， １ ０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
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ６ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ － １ １ ０ Ｘ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ １ ０
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 ， ３ ０ ０ ４ ０ ０ ）
ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ． Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｏ ｒ ｉ ｇ ｉ ｎ ａ ｔ ｅ ｓ ｒ ｆ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ｅ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ａ ｔ ｋ ｅ ｙ ｗ ａ ｙ
［ 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。
行星减速机高速轴断裂事故研究
行星减速机高速轴断裂事故研究发布时间：2022-07-12T01:49:38.123Z 来源：《科技新时代》2022年7期作者：徐顺喜[导读] 行星减速机作为动力传达装置，以其体积小、质量轻、寿命长、噪声小、承载能力强、运行稳定性强等优势，在机械制造领域、环境保护领域、冶金化工领域、物流运输领域、建筑施工领域等得到广泛应用。
上海卓大精密减速机有限公司 201800摘要：行星减速机是应用较为广泛的工业设备，其工作性能、装配效率、应用质量、运行安全对工业生产质量、效率以及安全存在直接影响。
本文从行星减速机基本认识入手，联系行星减速机运行实际，就行星减速机高速轴断裂事故进行了简要分析，并在此基础上提出几点故障预防措施，旨在为行星减速机优化设计与运行管理提供指导，以减少行星减速机高速轴断裂事故发生率，提高行星减速机质量与安全水平，促进其在工业生产制造中应用作用充分发挥。
关键词：行星减速机；断裂；高速轴；事故引言：行星减速机作为动力传达装置，以其体积小、质量轻、寿命长、噪声小、承载能力强、运行稳定性强等优势，在机械制造领域、环境保护领域、冶金化工领域、物流运输领域、建筑施工领域等得到广泛应用。
随着行星减速机应用范围的不断扩大，其研发与使用需求随之提高，如何优化行星减速机性能，持续改进行星减速机质量，减少行星减速机使用事故，成为相关企业以及工作人员关注和思考的重点问题。
以下是笔者对行星减速机及其高速轴断裂事故的几点体会，意在抛砖引玉。
1行星减速机的基本认识行星减速机是减速机常见类型，也是应用较为广泛的一种机械装置、工业产品。
其应用的关键在于降低电机转速，增加电机输出转矩，提高设备定位精准性，满足不同工作环境对设备应用的需求。
行星减速机通常由轴承、太阳轮、行星轮、法兰、扭力臂等构件组成，主要依靠小齿轮（位于输入轴上）与大齿轮（位于输出轴上）协调作用达成减速目的。
通常情况下，行星减速机中一个配有太阳齿轮的内齿环和齿箱壳体连接，太阳齿轮和内齿环之间配有一组齿轮，当行星减速机启动后，太阳轮被驱动，带动行星齿轮旋转，促使内齿环旋转，产生驱动力，经由出力轴输出动力[1]。
减速机高速齿轮轴断齿及断轴的分析与对策
减速机高速齿轮轴断齿及断轴的分析与对策作者：李刚来源：《科学与财富》2018年第22期摘要：通过对回转窑主减速机高速齿轮的断齿和断轴进行详细的分析和计算，从而帮助大家真正找出事故的原因所在和相关的错误，并及时地提出相应的改进措施，以便更好地避免同类的事故再次发生，并在最后保证生产正常有序地进行。
关键词：减速机；高速齿轮；齿轮轴断齿；齿轮轴断轴；策略分析引言：减速机的高速齿轮断轴和高速齿轮断齿本身对于回转窑的正常运转都有着非常重要的作用和影响力。
因此，如果想要保证企业能够始终正常维持生产，从而使得其经济效益有所提升，那么就一定要对减速机的高速齿轮断轴和高速齿轮断齿的原因和对策进行全面的分析，这样才能够保证之后所有的生产都能够更好地进行。
1.回转窑结构示意在炼钢的过程中，活性石灰是非常重要的造渣材料，其本身也是一种非常活泼和反应能力强的材料，从长远的角度来看，活性石灰也在烧结中占据着非常重要的地位[1]。
某公司总共布置了4条回转窑，其规格为4m*60m。
其中第一期的两条石灰于2015年建造投入使用，其所生产的活性石灰为转炉炼钢的重要材料，其规格大于5mm，而被用作烧结的石灰大都小于3mm。
整个回转窑的结构主要又筒体、支撑装置、传动装置、窑尾、密封窑头和窑头罩子组成。
其主要的特点包括：第一，整体采用的是与制造规模相适应的直径和长度都比较适中的窑型；第二，在主传动的过程中，采用的是调速电机来进行加工，并在工作的过程中设有辅助的电机，整体工作稳定且灵活；第三，整个窑头和窑尾都设有完整的密封结构，不仅密封效果非常好，而且结构也不复杂。
整个回转窑的示意图如下图所示：2.相关参数与断齿断轴的情况某企业采用了YSNP255M2-6型号的回窑主转机，其内部额定功率为16kW，内部转速为980r/min。
辅助传动电器的额定功率为18.6kW，平均转速为1480r/min。
此外，该企业采用了YNS1240-80VIBD-L型号的减速机，中心距为1240mm，整体速度比为80。
火力发电厂钢球磨煤机减速机高速轴断裂案例分析
火力发电厂钢球磨煤机减速机高速轴断裂案例分析我公司磨煤机为济南重工生产的MG-2947型钢球磨煤机，筒体转速19.8转\分钟、最大装球量35吨、出力16吨\小时、电机功率560千瓦、转速990转\分钟、电压6千伏、减速机中心距500、传动比6.3。
一、事件发生经过2019 年10月25日00:30分，机炉室人员发现#6炉区域存在振动大情况，立即对#6炉区域进行检查，发现#6炉#3磨煤机减速机轴承处有异音，并从轴承连接处甩火星，立即联系监盘人员#6炉#3磨煤机紧急停运，并汇报值长，就地检查发现#6炉#3磨煤机减速机高速轴断裂、高速轴输入端轴承磨损严重、减速机与电机连接联轴器外环移位，柱销扭坏、电机西北角地脚螺栓松动，下部垫片脱出。
二、原因分析1、8月31日#6炉#3磨减速机解体检查，发现轴承滚动体损坏，更换轴承4盘（32326*2盘、32244*2盘）。
6#炉3#磨煤机检修结束后于9月18日21:30分启动，间断运行170h后于9月26日出现联轴器柱销损坏、掉落轴销碎屑情况，后经检修人员经复查中心发现：联轴器找正中心数据偏差大（18S以上）并进行调整。
调整运行后150h后于10月2日10:29分再次出现联轴器柱销损坏、掉落轴销碎屑情况，更换后于10月7日启动9:13分启动（未复查中心），运行410h后于2019 年10月25日00:30分出现减速机高速轴损坏，设备被迫停运。
原因分析：联轴器找正中心数据偏差大、导致轴同心度差，联轴器处柱销在剪切力作用下损坏，联轴器处松动，联轴器为挠性联轴器且设备自身较重，设备不同心缺陷并未以振动大异常完全体现，容知在线自动测振系统未检测出异常，导致高速轴以输入端轴承作为支撑点，长期承受较大径向弯曲载荷作用产生疲劳裂纹（断轴表面呈现典型疲劳贝状纹），并导致轴承发生损坏（内、外圈，滚动体均发生损坏,非输入端轴承未损坏），最终导致轴断裂。
轴承内外圈、滚动体均发生研磨损坏情况2、该轴材料为18CrNiMo7-6，该材料具有较高的抗弯强度、接触疲劳强度，同时耐磨性和硬度也比较高，综合性能高，但热处理工艺要求较高，经与磨煤机减速机厂家进行交流，该厂无减速机轴相关参数检测设备（硬度、金相等），相关热处理后后材料组织变化、是否达标只能进行经验判定，设备出厂时轴存在热处理和制造缺陷，此类缺陷极易导致轴力学性能达不到要求，轴的抗疲劳降低，轴在外力破坏作用下无法满足使用要求（#6炉#3磨煤机减速机为济南重工更换减速机厂家后供货最早一台减速机，于2017年11月份安装投运，投运时间接近两年，不排除其他减速机轴存在类似缺陷）。
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
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
冶金
２ ７
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 ３ １ ５ ８ ０ ７ ； ２ ． 杭州钢铁有限公司转炉厂 杭州 ３ １ ０ ０ ２ ２ ）
额 定功 率 ｌ ６ ０ ｋ ｗ
转速 ９ ８ ０ ｒ ／ ａ ｒ ｉ ｎ
辅助传 动 电机 ： 型号 Ｙ１ ８ ０ Ｍ一４ 额定 功率 １ ８ ． ５ ｋ Ｗ
转速 １ ４ ７ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ
２ ． ２ 减 速机 相关 参数 主减 速机 ： 型号 Ｙ Ｎ Ｓ １ ２ ４ ０—８ ０ ⅥＢ Ｄ—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 ２ ０ ０ ７年 初 投 产 以来 ， 至２ ０ １ １ 年１ ２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。
锻造齿轮轴断裂的失效分析
锻造齿轮轴断裂的失效分析■朱杰摘要：通过对锻造齿轮轴失效分析，找出产品中的缺陷，为以后生产质量控制，提高产品质量积累重要的经验，具有重要的生产指导意义。
关键词：锻造齿轮轴；失效分析；质量控制我公司为客户生产制造的240t起重机减速机，在使用6年后，齿轮齿部及轴的变截面轴径台阶处发生断裂，齿轮材料为42CrMo，热处理方式为调质处理（淬火+回火），主要生产工序：锻造毛坯→粗车→粗开齿→调质热处理→精车→滚齿等。
为评定生产责任及提高产品过程质量监督，特对该齿轮轴进行了失效分析，确定开裂性质及产生原因。
1. 失效分析（1）宏观分析由齿轮轴断裂位于齿部及轴径的变截面台阶处，断面呈锥形，深入齿端内部，轮齿部位也有大块开裂。
断口分析表明：断裂起源于工件内部，属由内而外脆性断裂，如图1所示。
（2）化学成分分析材料化学成分检测分析，看到Mo含量为0.14%略小于要求值的0.15%，考虑到一定的偏差范围，也在合格范围之内。
结果表明，42CrMo材料成分符合要求，具体数据如表1所示。
（3）低倍试验分析做齿轮径向全截面低倍热酸浸试验，结果如表2所示。
从试面上可见，整个试面除边缘20mm一圈外，有严重的粗大枝晶偏析；从边缘到内部可见大量细针眼状缺陷，应为非金属夹杂物在横向面上的体现；截面上R/2半径范围内有十余条锯齿状连续小裂纹，最长约8mm。
试验结果表明，锻件偏析严重，均匀性、纯净性差，内部有多条裂纹，锻件质量不合格，如图2所示。
（4）显微组织分析做齿轮轴轴身从外到内微观试验，结果如表3所示。
可以看到，钢中有大量的粗大未变形硫化物夹杂和聚集分布的氧化物夹杂。
结合低倍情况，钢中夹杂物级别虽在合格范围内，但纯净度较差。
表面组织正常调质热处理过程正常；但基体组织偏析严重，晶粒度不够均匀。
图1表1 检测结果（%）Mn S P Si Cr Mo 0.43 0.58 0.013 0.021 0.30 1.00 0.14 C依据标准：GB/T 20123—2006 、GB/T 20125—2006表2项目一般疏松/级中心疏松/级区域偏析/级点状偏析/级缺陷结果1.5 1.5 1.0 1.0有取低倍试片上小裂纹进行微观裂纹分析，可以看到裂纹曲折、断续，沿晶分布，旁边有少量夹杂相伴，裂纹旁组织无变化，具有白点裂纹微观形貌，如图3所示。
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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%。
通过对相关资料的查证可知，该原材料为德国牌号，成分方面的技术
要求为：碳含量在0.15~0.19%范围内、锰含量在0.50-0.60%范围内、硅含量在不
大于0.4%范围内、磷含量不得大于0.012%、硫含量不得大于0.006%、铬含量在1.50~1.80%范围内、镍含量在1.40~1.70%范围内、钼含量在0.25~0.35%范围内。
通过对比可知，该件硫、磷等元素含量满足技术要求。
2.3主要力学性能检测
为对该件原材料各项力学性能进行检测，通过线切割制得拉伸试样与冲击试样。
其中，拉伸试样属于非标准形式的板状试样，其截面面积为4mm×10mm；
而冲击试样则属于U型缺口形式的试样。
1#拉伸试样的σs为575.6MPa，σb为1072.5MPa，δ为24%，ψK为46.089%；2#拉伸试样的σs为427.2MPa，σb为
1068.5MPa，δ为23.23%，ψK为46.205%；σs的平均值为501.4MPa，σb的平均
值为1070.5MPa，δ的平均值为23.62%，ψK的平均值为46.147%。
1#冲击试样的AXU为71.5J，为89.4J/cm2；2#冲击试样的AXU为82.0J，aKU为102.5J/cm2；AXU的平均值为76.8J，aKU的平均值为95.9J/cm2。
从测试结果中可以看出，该
件原材料在热处理后，通过和相关资料的比对，在所有力学性能当中：塑性指标
相对较好，有较强冲击韧性，且断裂极限处在正常状态，但屈服极限指标相对较低。
采用经验公式，可对疲劳极限进行估算，结果为424.4MPa。
此外，在轴键槽的根部，其半径相对较小，有应力集中现象，承担极大拉应力，若未对其进行有
效处理，将产生疲劳裂缝，最终导致早期失效。
2.4断口失效原因分析
综合以上分析，齿轮轴材料无明显缺陷，而且热处理组织及力学性能优良，
经强度校核及结构分析可知设计合理，排除设计不当的原因。
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，存在冲击及频繁重载启动
现象。
经现场人员调查测量，现场其他同批带式输送机装配存在问题，驱动轴装
配存在对中问题。
结合试验，该高速轴工作时除受到扭力外，还受到由于对中问
题造成的较大弯矩，同时存在重载启动现象。
致使该轴受到较大的额外应力，在
表面过早产生疲劳裂纹源，随着时间的推移，该轴在工作中受到不断变化载荷影响，疲劳裂纹不断扩大，直至最终断裂。
3减速机高速齿轮轴断裂失效处理
3.1在开始安装之前对整个减速机进行系统的检查
高速齿轮轴在质量方面存有问题，并且检查电机和齿轮减速器连接螺栓等尺
寸是否匹配，这里是指电机的定位凸台、电机输入轴与齿轮减速机凹槽等尺寸及
配合公差，这里不能存在任何不符合要求的，使轴出现断裂等故障。
3.2加强现代安装技术的应用
传统人工安装方式在精确度方面存在着较大的问题，无法保障安装的精确性，因此，很容易导致断轴现象。
在最近几年当中激光校准与定位技术在减速机高速
齿轮轴安装中的应用有效提升了高速齿轮轴安装的精确性，因此，现阶段企业在
进行减速机高速齿轮轴安装时需要进一步加强现代安装技术的应用。
3.3加强日常管理与维护
加强日常管理与维护也是避免减速机出现高速齿轮断轴的重要方法，具体可
以从以下两个方面入手。
3.3.1制定日常管理与维护计划，企业必须要针对减速机的实际使用情况，定
期的对减速机进行检查，确保所有部件都不存在安全隐患。
同时还需要明确检查
中需要重点关注的内容，例如对高速齿轮轴进行检查与维护。
结语
（1）带式输送机减速机轴发生断裂是典型的高度疲劳，其宏观断口形貌呈现明显的疲劳断裂；
（2）经对原材料、硬度、显微组织、力学性能等一系列原因进行分析，均无异常，其断裂的原因是驱动轴的同心度存在超差，在运行中受到较大的弯曲应力，从而在轴的表面产生裂纹源，然后裂纹扩展，从而导致断裂；
（3）对此问题进行了改进，其另外2条生产线在安装机器时，对同心度进行了精确测量，运行良好，从而证明了原因分析的正确性。
参考文献：
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[3]李运生，楼天明，许安心.回转窑主减速机高速齿轮轴断齿、断轴分析对策[J].浙江冶金，2014（01）：27~31.
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