減速機(jī)高速齒輪軸斷裂失效分析

訾雄峰

（神華神東電力有限責(zé)任公司郭家灣電廠，陜西 榆林 719300）

減速機(jī)是一種在工業(yè)生產(chǎn)中較為常見(jiàn)的設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用于煤炭工程、機(jī)械工程等多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，減速機(jī)在生產(chǎn)中的應(yīng)用有效提升了生產(chǎn)力。但是減速機(jī)高速齒輪在應(yīng)用當(dāng)中經(jīng)常會(huì)發(fā)生軸斷裂的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致生產(chǎn)無(wú)法有效進(jìn)行。為了避免減速機(jī)高速齒輪軸斷裂現(xiàn)象對(duì)以下進(jìn)行了分析。

1 導(dǎo)致減速機(jī)高速齒輪軸斷裂的因素分析

導(dǎo)致減速機(jī)高速齒輪軸斷裂的因素主要由以下幾個(gè)方面的原因。

1.1 材料問(wèn)題

減速機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中高速齒輪軸需要受到較大的扭矩，在扭矩的作用之下，軸會(huì)同時(shí)出現(xiàn)彈性與塑性兩種不同的變形方式，如果軸只處于彈性變形階段則在卸載之后軸會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到最初狀態(tài)。但是現(xiàn)階段大部分減速機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中都考慮了塑性變形性能，這就要求減速機(jī)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，如果荷載超過(guò)了彈性變形范圍，則必然會(huì)出現(xiàn)塑性變形，一旦發(fā)生塑性變形則軸在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法恢復(fù)到最初狀態(tài)，長(zhǎng)期以往軸必然會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞。而材料因素則是影響軸耐疲勞強(qiáng)度的重要因素?，F(xiàn)階段大部分減速機(jī)所使用的材料都是由添加了Si、Mn、Cr、Mo以及S的合金材料組成，但是不同的添加成分對(duì)軸的性能具有較大的影響，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中必須要嚴(yán)格控制軸中不同材料的比例，如果一旦比例失調(diào)則軸的性能必然會(huì)受到較大的影響。但是由于實(shí)際生產(chǎn)工藝的影響，部分元素的比例會(huì)存在著一定的失控，從而導(dǎo)致減速機(jī)高速齒輪軸在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)疲勞破壞的現(xiàn)象，最終出現(xiàn)斷軸。更為嚴(yán)重的是，有些減速機(jī)高速齒輪軸由于在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中C的含量沒(méi)有得到有效控制，在減速機(jī)的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中甚至還會(huì)出現(xiàn)脆性破壞的現(xiàn)象，脆性破壞一般毫無(wú)征兆，不僅會(huì)阻礙生產(chǎn)的進(jìn)行，同時(shí)也存在著一定的危險(xiǎn)性。

1.2 軸內(nèi)存在夾雜物

除了材料問(wèn)題之外，高速齒輪存在夾雜物也是軸斷裂的重要因素之一。在軸的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中必須要進(jìn)行熱加工處理，在熱加工處理的過(guò)程當(dāng)中很容易導(dǎo)致其他雜質(zhì)被一起澆筑到軸當(dāng)中，從而導(dǎo)致軸存在著夾雜物的情況。一般情況下如果高速齒輪軸中存在夾雜物會(huì)直接發(fā)生脆性破壞，同時(shí)破壞位置一般也位于夾雜位置，軸在破壞時(shí)會(huì)出現(xiàn)45度左右的斜斷面，同時(shí)斷面也相對(duì)較為光潔，與疲勞斷裂面之間存在著較大的差距。在最近幾年當(dāng)中隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，由于存在夾雜所導(dǎo)致的軸斷裂在實(shí)際中所占據(jù)的比例已經(jīng)逐漸降低。

1.3 裝配工藝

裝配工藝存在誤差也是導(dǎo)致減速機(jī)高速齒輪軸斷裂的重要因素。減速機(jī)高速齒輪軸屬于較為精密的儀器，同時(shí)在減速機(jī)的運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中高速齒輪也一直在不停的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果裝配工藝存在問(wèn)題則必然會(huì)導(dǎo)致高速齒輪軸的運(yùn)行會(huì)受到一定的影響。一般情況下軸在制作過(guò)程當(dāng)中會(huì)刻意強(qiáng)化抗扭能力，但是大部分軸都無(wú)法抵抗較大的剪切能力，如果在裝配過(guò)程當(dāng)中軸并不能完全水平或者垂直則兩端所施加的扭矩必然會(huì)部分轉(zhuǎn)化為剪切力，從而造成軸的斷裂。在進(jìn)行減速箱的安裝過(guò)程當(dāng)中如果無(wú)法做到精確準(zhǔn)確也必然會(huì)導(dǎo)致軸在運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)斷裂的情況。

1.4 管理不到位

減速機(jī)高速齒輪軸在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中承受了較大的荷載，因此，疲勞破壞是必然存在的，在長(zhǎng)期疲勞破壞之下，軸破壞也是必然的，但是疲勞破壞屬于塑性破壞，在軸斷裂之前必然會(huì)存在著大量的征兆，例如，軸存在著扭轉(zhuǎn)變形等現(xiàn)象，同時(shí)變形的存在也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致軸斷裂的加劇。這就要求工作人員在實(shí)際管理過(guò)程當(dāng)中需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)減速機(jī)的管理，及時(shí)更換已經(jīng)發(fā)生變形的高速齒輪軸，避免發(fā)生軸斷裂的情況，確保安全生產(chǎn)。

2 避免減速機(jī)高速齒輪軸斷軸的對(duì)策分析

在上文當(dāng)中從多個(gè)方面對(duì)減速機(jī)高速齒輪軸斷軸的原因進(jìn)行了系統(tǒng)性分析，從中可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致減速機(jī)高速齒輪軸斷軸的原因多種多樣，并不是由于單一要素所組成的，因此，必須要從多個(gè)方面制定對(duì)應(yīng)的管理策略。在下文當(dāng)中將針對(duì)具體問(wèn)題論述對(duì)應(yīng)的解決對(duì)策。

2.1 選擇合適的產(chǎn)品

從上文的論述中可以發(fā)現(xiàn)，材料問(wèn)題與軸內(nèi)存在夾雜物很有可能會(huì)導(dǎo)致減速機(jī)高速齒輪軸出現(xiàn)脆性破壞的現(xiàn)象，從而為安全生產(chǎn)帶來(lái)一定的隱患，企業(yè)購(gòu)買(mǎi)合適的產(chǎn)品主要需要從以下幾個(gè)方面入手。

（1）對(duì)企業(yè)已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)過(guò)的減速機(jī)高速齒輪軸進(jìn)行總結(jié)與分析，并對(duì)不同品牌的性能進(jìn)行分析，從而選擇出質(zhì)量最佳的高速齒輪軸。

（2）加強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)中所存在的高速齒輪軸的調(diào)查與分析，在調(diào)查與分析時(shí)需要重點(diǎn)考慮材料要素與軸內(nèi)夾雜物情況。減速機(jī)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中由于用途不同所承擔(dān)的荷載也存在著較大的差異，因此，對(duì)軸材料的要求也并不是完全相同的，要結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況選擇合適材料的高速齒輪軸，否則必然會(huì)導(dǎo)致資金的嚴(yán)重浪費(fèi)或者安全生產(chǎn)受到較大的影響。

（3）建立減速機(jī)高速齒輪軸使用檔案，對(duì)已經(jīng)選購(gòu)的高速齒輪使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而為下次選購(gòu)提供必要的參考依據(jù)。

2.2 進(jìn)一步完善減速機(jī)的安裝工藝

安裝工藝存在問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致高速齒輪機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)附加應(yīng)力以及應(yīng)力重分布的情況，因此，從安裝工藝入手避免減速機(jī)高速齒輪軸出現(xiàn)斷軸現(xiàn)象顯得尤為必要，具體來(lái)說(shuō)主要需要從以下幾個(gè)方面入手。

（1）加強(qiáng)現(xiàn)代安裝技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)人工安裝方式在精確度方面存在著較大的問(wèn)題，無(wú)法保障安裝的精確性，因此，很容易導(dǎo)致斷軸現(xiàn)象。在最近幾年當(dāng)中激光校準(zhǔn)與定位技術(shù)在減速機(jī)高速齒輪軸安裝中的應(yīng)用有效提升了高速齒輪軸安裝的精確性，因此，現(xiàn)階段企業(yè)在進(jìn)行減速機(jī)高速齒輪軸安裝時(shí)需要進(jìn)一步加強(qiáng)現(xiàn)代安裝技術(shù)的應(yīng)用。

（2）在開(kāi)始安裝之前對(duì)整個(gè)減速機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，確保高速齒輪軸在質(zhì)量方面并不存在較大的問(wèn)題，并且檢查電機(jī)和齒輪減速器相連接的各部位、螺絲等尺寸是否匹配，這里是指電機(jī)的定位凸臺(tái)、電機(jī)輸入軸與齒輪減速機(jī)凹槽等尺寸及配合公差，這里不能存在任何不符合要求的，不然裝上去用不了多久就會(huì)出現(xiàn)軸斷裂等故障。

（3）在進(jìn)行減速機(jī)安裝的過(guò)程當(dāng)中要堅(jiān)決避免暴力安裝等現(xiàn)象，例如用鐵錘錘擊減速機(jī)等行為，暴力安裝必然會(huì)導(dǎo)致精確度受到嚴(yán)重的損害，從而影響到設(shè)備正常運(yùn)行，也增加了斷軸的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 加強(qiáng)日常管理與維護(hù)

加強(qiáng)日常管理與維護(hù)也是避免減速機(jī)出現(xiàn)高速齒輪斷軸的重要方法，具體來(lái)說(shuō)可以從以下兩個(gè)方面入手。

（1）制定日常管理與維護(hù)計(jì)劃，企業(yè)必須要針對(duì)減速機(jī)的實(shí)際使用情況，定期的對(duì)減速機(jī)進(jìn)行檢查，確保所有部件都不存在安全隱患。同時(shí)還需要明確檢查中需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，例如對(duì)高速齒輪軸進(jìn)行檢查與維護(hù)。

（2）定期更換減速機(jī)高速齒輪軸。由于減速機(jī)高速齒輪軸在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中會(huì)存在著疲勞破壞的情況，因此，必須要定期對(duì)高速齒輪軸進(jìn)行更換，避免出現(xiàn)斷軸現(xiàn)象。

3 結(jié)語(yǔ)

減速機(jī)在多個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中都具有較為廣泛的應(yīng)用，但是減速機(jī)在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中經(jīng)常容易發(fā)生斷軸等現(xiàn)象，從而為生產(chǎn)的連續(xù)性帶來(lái)了一定的問(wèn)題，嚴(yán)重的還會(huì)造成一定的安全隱患。因此，解決減速機(jī)高速齒輪軸斷軸問(wèn)題成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題?；诖朔N情況，在本文當(dāng)中結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)減速機(jī)高速齒輪軸斷軸的原因進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與研究，并總結(jié)了對(duì)應(yīng)的解決策略，旨在控制減速機(jī)高速齒輪軸斷軸的概率，確保安全生產(chǎn)的有效運(yùn)行。

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