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硬齒面減速機(jī)疲勞分析
�(shí)間:2011-02-23 �(diǎn)擊數(shù):1265 �(lái)源:
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齒條疲勞斷裂�(fā)生在低速級(jí)齒輪�。觀察整�(gè)齒輪嚙合情況(�1997�1月份一次為�),�(fā)�(xiàn)嚙合齒輪由于接觸疲勞失效出現(xiàn)齒條大面積點(diǎn)蝕現(xiàn)�,斑點(diǎn)密集,�(gè)別片蝕凹坑寬度為10�15mm。其中間�(guò)渡齒輪軸剝落2�(編號(hào)�1�(hào)�2�(hào)),低速軸大齒輪剝�2�(編號(hào)�3�(hào)�4�(hào))。觀察剝落掉的四�(gè)齒條斷裂情況:其中2�3�4�(hào)為深灰色韌性纖維狀斷口,嚙合節(jié)圓上有明顯壓�,分析�1�(hào)齒條先剝�,�(chǎn)生擠壓導(dǎo)�2�3�4�(hào)齒條被動(dòng)斷裂,斷口為超�(fù)載運(yùn)行而引�(fā)的疲勞失效斷齒的正常斷口組織。�1�(hào)齒條表面呈淺灰色,平滑有光�,斷齒為穿晶斷裂的解理斷口,是不正常的脆性斷�� 2.2 �(duì)剝落的齒條�(jìn)行理化分� 2.2.1 硬度檢查 根據(jù)齒條剝落的情�,在齒條的齒頂表面位置和齒條中間芯部位置�(jìn)行洛氏硬�(HRC)�(cè)�。測(cè)定結(jié)果見(jiàn)�1� �1 齒條硬度�(cè)定結(jié)�HRC | �(cè)試位� | 中間齒輪� | 低速級(jí)齒輪 | | 1�(hào) | 2�(hào) | 3�(hào) | 4�(hào) | | 齒頂 | 64 | 63 | 58 | 60 | | 芯部 | 30 | 30 | 31 | 31 | 根據(jù)�(jié)果可�,齒輪軸齒頂表面硬度偏�,低速軸齒輪適中(工藝�(guī)范為HRC56�62),�(nèi)外差異是屬于齒表面滲碳淬火處理后的正常情�� 2.2.2 化學(xué)成分分析 �(duì)四�(gè)齒條的齒表面及芯部不同位置取樣�(jìn)行化�(xué)成分分析?;?yàn)�(jié)果見(jiàn)�2� �2 化學(xué)成分分析�(jié)果 % | 取樣位置 | C | Mn | Si | Cr | Ti | | 齒頂� | 1 | 0.65 | 0.98 | 0.26 | 1.18 | 0.094 | | 2 | 0.64 | 0.97 | 0.21 | 1.16 | 0.092 | | 3 | 0.62 | 0.97 | 0.21 | 1.16 | 0.085 | | 4 | 0.62 | 0.95 | 0.24 | 1.09 | 0.082 | | 齒芯� | 1 | 0.30 | 0.97 | 0.24 | 1.14 | 0.091 | | 2 | 0.27 | 0.97 | 0.22 | 1.14 | 0.090 | | 3 | 0.22 | 0.95 | 0.23 | 1.12 | 0.084 | | 4 | 0.23 | 0.96 | 0.24 | 1.10 | 0.084 | | GB3077-82 | 0.17�0.24 | 0.80�1.10 | 0.20�0.40 | 1.00�1.30 | 0.06�0.12 | 從化�(yàn)�(jié)果可�,材料芯部成分還是比較均勻�,齒頂部含碳量偏高是由于齒面�(jìn)行了滲碳處理,不同的是中間齒輪軸滲碳量高了一�� 2.2.3 低倍組織檢查 由于�(wèn)題發(fā)生在中間齒輪軸上,因此�(duì)該軸�(jìn)行橫向切�,做低倍酸洗宏觀檢查。如圖所�,中心疏松區(qū)域偏移左�2/3的區(qū)�,并微微可�(jiàn)方框形偏析� 齒輪軸切面圖 而右方偏析狀重于左側(cè),在邊沿有三�(gè)空洞,可分析為是內(nèi)夾雜�(jīng)切削酸洗后留下的痕跡。而左�(cè)五�(gè)齒的表面接觸狀況良�,有輕微的�(diǎn)蝕現(xiàn)�,�(jīng)�(guò)�(yùn)�(zhuǎn)跑合�,接觸面擴(kuò)�,接觸�(yīng)力相�(yīng)降低,�(diǎn)蝕停��(fā)�,是允許的停留性點(diǎn)蝕。而有�(wèn)題的第八�(�1�(hào)齒條)正好在右�(cè),這也是反映出作為齒輪軸的材料,在鍛打壓力加工制造過(guò)程中,圓鋼中心線偏移或原材料�(jìn)廠切頭不足造成�� 2.2.4 金相顯微組織檢查 僅取1�(hào)樣做金相組織分析,觀察到其氧化物2.5�(jí),硫化�3.0�(jí),有硅酸鹽夾雜兩處,很顯然非金屬夾雜物是不合格的(�(biāo)�(zhǔn)�(guī)��2.5�(jí))� �從以上分析可�,中間齒輪�(20CrMnTi)材料�(zhì)量有�(wèn)�,�(nèi)部成分不�,加工制造過(guò)程及熱處理過(guò)程不�(dāng)?shù)染C合因素造成顯微晶面裂紋。超�(fù)載運(yùn)行時(shí),微觀裂紋穿晶�(kuò)�,�(dǎo)致宏觀裂變,造成齒條斷裂。其光亮斷口,也可證實(shí)這一�(diǎn)� 3 減速機(jī)技�(shù)性能參數(shù)校核 硬齒面減速機(jī)多用于輕紡機(jī)械加工行�(yè)。近年來(lái)冶金企業(yè)也逐步采用,在原料皮帶輸送工藝中采用較多,而作為軋鋼設(shè)備中軋機(jī)列的主減速機(jī)使用還較�。因�,減速機(jī)的承載能力除受機(jī)械強(qiáng)度功率和熱平衡許用功率兩方面的限制外�1�,還必須特別注意軋�(jī)�(yùn)行的惡劣�(huán)�。在選用該型式的減速機(jī)�(shí),�(yīng)考慮�(huán)境、溫�、負(fù)載多變等因素的影響� 3.1 工藝、設(shè)�、技�(shù)參數(shù) 3.1.1 生產(chǎn)工藝�(fù)載參�(shù) 1�(hào)軋機(jī)�:�φ318mm閉口式帶鋼二輥軋�(jī),軋制�P�1000kN;主電�(jī): N�570kW, n�740rpm;軋輥?zhàn)畲笾�?SPAN lang=EN-US>Dmax�φ340mm,輥寬�B�450mm;�(chǎn)品規(guī)�:寬度b�80�186mm,厚度σ�2.0�3.5mm。根�(jù)生產(chǎn)工藝流程�(jì)算得到軋制力, P理想�856 kN。但是在生產(chǎn)�(shí)際中受溫度、環(huán)境及�(diào)整因素諸方面的影�,往往�P�(shí)�大于P理想�,故以原軋�(jī)�(shè)�(jì)�(shí)名義軋制�P (1000kN)為基�(zhǔn)。簡(jiǎn)單計(jì)算軋制力�(Mz)和有效功�(P1)作為�(jìn)行定性分析的參考數(shù)�(jù)� 根據(jù): Mz=2PΨ ( Δh·R )1/2�1�(1) 式中 P —�名義軋制�,1000 kN;� Δh —�絕對(duì)壓下�,6.5 mm;� � —�力臂系數(shù),熱軋�0.5; R —�軋輥半徑,170 mm�� ��:Mz=33.24�(kN·m�)� 根據(jù):P1=Mz·ω�1〕 (2) 式中 P1 —�有效功率; � —�軋輥角速度� ��:P1=229.9 (kW)� 3.1.2 減速機(jī)技�(shù)性能參數(shù) 主減速機(jī):ZLY450,中心距為765mm、速比�11.2、熱平衡許用功率Pc1�226kW、機(jī)械強(qiáng)度許用公稱功�P0�737kW� 3.2 �(duì)減速機(jī)校核�(jì)� 3.2.1 �(jī)械功�(P2m)校核根據(jù):� P2m=P2·KA·KB�2〕 �(3) 式中 P2 —��(jì)算功�,即有效功�P1,229.9kW; KA —�工況系數(shù),1.5; KB—�安全系數(shù),1.5� ��:P2m=517.3(kW)� �查表知公稱輸入功�P0�737kW�2�,�:P2m�P0 �這說(shuō)明該減速機(jī)的機(jī)械功率可以滿足要�� 3.2.2 熱功�(P2t)校核根據(jù):� P2t=P2·f1·f2·f3(4) 式中 f1 —��(huán)境濕度系�(shù),1.35; f2 —�載荷率系�(shù),0.86; f3 —�公稱功率利用系數(shù),1.5�1�� �:P2t=400.4(kW)�� 查表知熱功率Pc1�226kW�1�,�:P2m�Pc1� 這說(shuō)明該減速機(jī)的熱功率不能滿足要求� �根據(jù)以上�(jiǎn)單計(jì)算定性分析可�,該型式的減速機(jī)熱功率不能滿足生�(chǎn)�(shí)際要�,選用這種型式�(guī)格的減速機(jī)是不合適�。根�(jù)�(biāo)�(zhǔn)�(guī)范選�ZLY630方能適應(yīng)(�Pc1�430kW)� 4 措施 �根據(jù)生產(chǎn)�(shí)際情�,采取以下措施:� (1)與生�(chǎn)廠家�(xié)�,將中間齒輪軸的材料由20CrMnTi改為20CrMnMo,以提高其綜合�(jī)械性能,延長(zhǎng)壽命� �(2)�(diào)整壓下量,減輕�(fù)載杜絕低溫軋�,從而保證不�(huì)因軋制力�(guò)�,而使減速機(jī)熱功率值下�� �(3)改善減速機(jī)�(huán)境條�,采取�(qiáng)制吹�(fēng),促使減速機(jī)體油溫降低等� (4)�(xì)心維�(hù)操作,加強(qiáng)�(diǎn)�,保證�(rùn)滑冷卻油�,并及�(shí)更換介質(zhì),以保證油�(zhì)性能� �(5)�(jì)劃增加油路循�(huán)�(shè)�;外加油箱油泵以流�(dòng)的油液取代小容量�(jī)體油池不�(dòng)�,�(jìn)一步降低冷�,上噴油也同時(shí)提高�(rùn)滑能�,改善接觸狀�(tài)� 5 �(jié)束語(yǔ) � 通過(guò)分析�(rèn)為減速機(jī)疲勞損壞的原�,一是由于該減速機(jī)加工制造過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)�;二是工藝�(shè)備選型有�,熱功率不能滿足生�(chǎn)工藝的要�,造成�(shí)際運(yùn)行過(guò)程中�(fù)載量�,隱蔽缺陷逐漸暴露出來(lái),�(dǎo)致最終齒輪付接觸疲勞損壞,齒條剝落斷裂,�(shè)備報(bào)廀因�,軋�(jī)硬齒面減速機(jī)的選用必須慎�� |