磨煤機GKAF77DRS132減速器齒輪軸斷裂原因分析。某電廠磨煤機中間軸在運行過程中發(fā)生斷裂，其材質(zhì)是采用一種高強度滲碳齒輪用鋼，目前已廣泛應用于采礦、運輸、鍛造等工業(yè)領域，該鋼用于重載齒輪軸時，所受載荷較大，對其抗疲勞性能有較高的要求，因此常采用噴丸工藝提高其抗疲勞性能。盡管如此，斷軸現(xiàn)象仍時有發(fā)生。宏觀斷口分析該軸為KHF77減速機的中間級，其中大齒輪為套裝齒輪，小齒輪與軸一體，斷裂處位于軸承上大小齒輪交界處，扭轉(zhuǎn)應力較大。斷口及附近金屬未見明顯塑性變形，斷口大部分呈亮灰色，未見氧化腐蝕特征，存在宏觀疲勞條帶。斷口可分為裂紋源區(qū)、疲勞擴展區(qū)和瞬間斷裂區(qū)三個區(qū)域。裂紋起源于齒輪減速機的輪齒表面，裂紋源區(qū)斷口表面粗糙，源區(qū)紋路較粗，裂紋源區(qū)呈放射狀，未見明顯疲勞特征。裂紋源的宏觀特征表明裂紋起裂應力較大，從裂紋起裂到最終斷裂的時間不長，裂紋擴展速度較快。
斷口宏觀形貌：從細節(jié)上看，裂紋源附近存在明顯層狀撕裂，伺服減速機輪齒上滲碳層與基體存在明顯的分層，裂紋源上存在一條沿軸承徑向橫跨三個輪齒的裂紋，裂紋存在明顯方向性（沿軸承轉(zhuǎn)動方向），說明磨煤機齒輪減速電機中的齒輪軸，在日常運行中該處受到的沖擊很大，輪齒上裂紋疲勞擴展區(qū)有大量明顯的宏觀疲勞條帶，據(jù)此可看出裂紋擴展方向為由外向內(nèi)擴展。從斷面可以看出，裂紋擴展過程中存在數(shù)次快速斷裂，表明齒輪減速電機運行過程中，軸曾經(jīng)承受過多次較大的沖擊載荷。瞬斷區(qū)面積在整個斷口中所占比例較大，說明工件正常運行過程中所受的應力較大。且表明在裝滿煤情況下，齒輪減速機的齒輪軸在瞬間承受的沖擊荷載遠大于正常啟動時的沖擊荷載。該設備長期處于滿負荷狀態(tài)，說明軸也長期承受較大荷載。斷裂軸是齒輪減速機中承上啟下的重要部件，工作中承受低速軸傳遞的扭矩和高速齒輪軸的推力。斷口及附近金屬未見明顯塑性變形，齒輪上存在較長裂紋，斷口表面存在大量宏觀疲勞條帶，可判斷該齒輪減速機齒輪軸為沖擊疲勞斷裂。
經(jīng)綜合分析，軸斷裂的原因為：材料外表面滲碳層性能不均勻，部分區(qū)域沖擊功低于標準值；在齒輪減速電機啟停、變負荷、非正常工況下，由于受到較大沖擊載荷的作用，軸在輪齒部位萌生了裂源并逐漸向中心擴展，最終造成軸的斷裂。
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