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矿井提升机减速器齿轮开裂分析

文章出处:原创 人气:发表时间:2018-11-15

矿井晋升机减速器齿轮开裂剖析矿井晋升机减速器齿轮开裂剖析bookmark0王蓓蕾1康学勤2bookmark1 1中国矿业年夜学机电工程学院江苏徐州221008 2中国矿业年夜学材料科学与工程学院fcj矿主井晋升绞车减速器二级齿轮在安装使用不到2年时发人丁轮齿面开裂,而该设备按设计要求应正常运行15年以上。矿井晋升绞车不仅担负着矿井煤炭晋升运输的首要任劳,而且还承担人员的运输工作,旦减速器齿轮开裂造成齿轮断裂导致晋升机失踪控,对矿井出产和平安将造成严重影响。

是以有需要对开裂的齿轮进行综合剖析,查找造成齿轮开裂的原因,以避免事情的发生。

1开裂齿轮的开裂情形剖析bookmark2开裂的齿轮的整体形态如所示。齿圈材料为ZC45,加工后热压套装在齿圈上。啮合的一对齿轮中的―个齿轮发人丁面开裂,另―未发现开裂。齿轮开裂已穿透整个齿轮圈,在原过盈力用处下,裂纹最年夜张开竞度约5mm.齿面裂纹有八B、C三条,如所示。从裂纹尺寸和分布情形可确定A裂纹为主裂纹。当A裂纹快速扩展穿透整个齿面时,齿间拟合状况破损,与断齿相邻的两个齿面在传动过程中被挤压开裂。

为了确定齿轮开裂的性质,将开裂齿轮打开,获得的齿轮开裂面形态如所示。可见,开裂裂纹源位于齿轮齿根处。从裂纹扩展宏不美观形态可以确定,属于委靡断裂。裂纹委靡扩展区斗劲亮光,呈半卵形形态,可隐约不雅察看到裂纹扩展过程中形成的委靡弧线。裂纹委靡扩展到必然尺寸后在外力用处下快速扩展,形成过载断裂形态,在委靡断裂区边缘有较着的裂纹扩展形成的撕裂棱,开裂面粗拙,呈清楚的放射状。

整个齿轮的齿面损伤斗劲严重。在开裂的齿面和没有开裂的齿面上,均有年夜量的麻点,有的位置已形成剥落坑,见。

3和剖明,在齿根断裂源区,开裂面呈现枯木状断裂形态,其上有良多块状碎裂的同化物以及二次裂纹;断口上难以不雅察看到较着的委靡断裂形成的委靡条痕,只在局部晶粒上有近似于委靡条痕的断裂形态,在二次裂纹部位可以不雅察看到裂纹内有较多的碎块状同化,两侧晶粒有较着的摩擦痕迹,断面边缘也有较着的磨损挤压形态,局部的微孔深、孔口小2齿轮材料金相组织与机能剖析bookmark5为了进一步确定齿轮断裂的原因,在断裂的齿面多个部位取样,进行金相剖析,各部位典型组织形态如所示。从齿轮轮齿多个部位的金相组织形态可知,齿轮齿面的组织形态特征与心部根基不异。组织中有较年夜的同化物和锻造缺陷。这是导致材料委靡强度降低的首要条件。

取断齿及相邻的轮齿,磨练齿轮的硬度,功效列于表1和表2.齿轮硬度较低,齿面硬度只有HRC3Q与齿轮心部硬度相差不年夜。尤其齿根硬度偏低,只有HRC25.属于同化脱落导致。

矿井晋升机减速器齿轮开裂剖析以确定,齿轮的断裂属委靡断裂。导致齿轮早期断裂的根柢原因主若是:面尤其是齿根部位硬度偏低。一方面,齿轮根部要承受齿轮运转中轮齿啮应时的较年夜弯曲应力;啮合概况发生较严重的磨损和接触委靡,形成齿面上的剥落坑,过程中发生冲击和较年夜的振动。

能承受这样的载荷,委靡裂纹即从轮齿根部形成并扩展;(2)粗年夜的铸态组织和同化物以及钢中的锻造缺陷提高了裂纹的扩展速度,导致委靡裂纹快速扩展,加速了断裂的过程;(3)从齿轮齿面磨损和剥落坑形态以及断齿的委靡区与最后瞬断区的比例可以看出:齿轮的现实运行载荷较年夜,为裂纹的形成和扩展供给了力学前提。

年夜量的尝试剖明:承受交变载荷的零件的概况硬度对零件的委靡寒命有很年夜影响。本剖析中,齿轮表1单齿硬度测试功效(hv)轮齿表层硬度与轮齿中心硬度根基不异,而且齿根的硬度还低于齿顶和齿面的硬度,可见该齿轮加工后没有进行有用的热措置,即使对概况进行了火焰淬火措置,也因淬硬层薄,起不到较着的改善材料委靡强度的用处。

关于金属组织对委靡寒命的影响的研究功效斗劲复杂,缺乏需要的对比数据,但普遍的认为钢中的缺陷对委靡强度有较年夜的影响,这一影响要比对静载强度的影响年夜得多,金属的委靡极限随晶粒的增年夜和缺陷的增多而降低,而委靡断裂概率较着增添。本次断齿的金相组织粗年夜,有严重的锻造缺陷和同化物,严重降低齿轮的委靡寒命。委靡裂纹扩展速度与晶粒尺寸呈线性关系;在委靡裂纹扩展前沿,同化物极易形成微裂纹,加速委靡裂纹扩展;在委靡裂纹扩展前沿形成应力集中,使现实应力水平提高,促进裂纹扩展;钢中的同化物和锻造缺陷导致材料的脆性增年夜,强度和韧性降低,导致快速的脆性断裂。

(1)齿轮的断裂属于委靡断裂,委靡裂纹发源于轮齿根部。轮齿根部承受最年夜的交变应力,当材料委靡强度不足以承受载荷用处力时,即发生委靡性质的(2)齿轮材料存在较严重的组织缺陷,有锻造缺陷和较年夜尺寸的同化物,这使得材料的委靡抗力降低。

(3)齿面硬度相对较低,致使齿轮在传动过程中齿面形成严重磨损,在接触应力用处下,齿面形成接触委靡损伤。尤其齿根硬度偏低,委靡抗力低,不足以承受弯曲应力以及齿面损伤形成的振动和冲击载荷用处。