切粒機聯(lián)軸器磨損分析與處理

吳春明

（大慶石化公司塑料廠，黑龍江大慶 163714）

0 引言

某石化公司聚乙烯裝置一臺切粒機在檢修過程中發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器磨損嚴重，該聯(lián)軸器2012 年投入使用，累計運行30 000 h左右。設備的相關圖紙注明，齒套材料為S45C，相當于我國牌號45#碳素結構鋼。

1 磨損原因分析

1.1 宏觀檢查

由于齒式聯(lián)軸器所連接的兩個轉動部件在轉動時有軸向移動，聯(lián)軸器須有良好的潤滑。潤滑效果差或失去潤滑，必將增大聯(lián)軸器內(nèi)外齒之間的摩擦，長時間運行導致聯(lián)軸器的磨損。良好的潤滑是聯(lián)軸器安全可靠運行的必要保障，也是延緩磨損提高聯(lián)軸器使用壽命的重要途徑。拆檢過程中聯(lián)軸器內(nèi)潤滑脂充足，因此可以排除潤滑方面的原因。將潤滑脂清理干凈后，發(fā)現(xiàn)齒面磨損的比較均勻，未發(fā)現(xiàn)有斷齒現(xiàn)象，說明聯(lián)軸器傳遞的旋轉力矩能平均地分配在每一個齒上，聯(lián)軸器內(nèi)外齒圈之間齒形誤差小，基本可以排除加工精度的問題。

1.2 微觀檢查

1.2.1 齒套金相組織檢測分析

在內(nèi)齒套上截取4 個試樣，將帶有齒面的橫截面作為檢測面，經(jīng)過水砂紙和金相砂紙研磨和拋光，用4%硝酸酒精溶液浸蝕，制備成金相試樣，利用金相顯微鏡進行金相組織分析（圖1、圖2）。

圖1 齒套的近齒面金相組織（500 倍）

圖1、圖2 可以看出，齒套的金相組織不是調(diào)質熱處理的索氏體組織，說明齒套未經(jīng)過調(diào)質熱處理。

齒套的金相組織為較多的珠光體（圖中灰黑色）和較少的鐵素體（圖中白色），珠光體晶粒比較粗大，鐵素體有沿晶界分布傾向，不像經(jīng)過正規(guī)正火熱處理的組織，推測是齒套毛坯鍛造時的自然冷卻（接近正火狀態(tài)），而后機械加工成型，未再進行任何熱處理。

圖2 齒套的心部金相組織（500 倍）

對比齒套的近齒面與心部的金相組織，二者基本相同，只是近齒面的鐵素體略少于心部組織，說明齒套的齒面未經(jīng)過表面淬火（組織應為馬氏體）等強化工藝。

1.2.2 齒套顯微硬度檢測分析

在齒套上截取試樣，將帶有齒面的橫截面作為檢測面，經(jīng)過水砂紙初磨、細磨后，利用顯微維氏硬度計對試樣的近齒面（小于0.5 mm）和心部各檢測10 處硬度值（表1）。

表1 齒套的顯微維氏硬度檢測結果 HV1

由表1 檢測結果，可以計算出齒套的近齒面硬度平均值為235 HV1，心部硬度平均值為211 HV1，齒套的近齒面硬度略高于心部硬度，但是這24 HV1 的微小差值不足以證明齒套的齒面進行了強化處理，而是齒套毛坯鍛造時的加熱和冷卻因素導致的硬度差異。

將齒套的硬度平均值換算成洛氏硬度和布氏硬度（表2）。齒套材料為45#鋼，其正火熱處理的硬度范圍為180～220 HB，調(diào)質熱處理的硬度范圍為241～285 HB，表面淬火硬度可以達到55～58 HRC。數(shù)據(jù)對比可以看出，齒套明顯未經(jīng)過調(diào)質熱處理，齒面也未經(jīng)過表面淬火強化處理。

齒套未經(jīng)過調(diào)質熱處理，強度和硬度偏低，齒面也未經(jīng)過表面淬火等強化處理，造成耐磨性較差，經(jīng)過長期運行，導致齒面磨損失效。

表2 齒套的平均硬度值換算

2 處理措施

針對查找到的原因，重新制作聯(lián)軸器并進行了表面淬火強化處理。已累計運行超過30 000 h，未再出現(xiàn)異常磨損現(xiàn)象。

3 預防措施

（1）對新采購的聯(lián)軸器進行硬度測試，保證齒輪齒的硬度應至少為45 HRC，對寬面齒（通常為軸套齒）的硬度應不小于與其相嚙合齒的硬度。

（2）定期更換潤滑油/脂，防止?jié)櫥?脂變質，且保證滑油（脂）充足。

（3）機組在安裝時主動軸和從動軸的端面中心會出現(xiàn)偏差，通過找正將該偏差控制在聯(lián)軸器所允許的范圍內(nèi)。

4 結束語

磨損是齒式聯(lián)軸器常見故障，運行時由于聯(lián)軸器內(nèi)外齒圈之間有相對滑動，這是易產(chǎn)生磨損的基本原因。磨損有時是某一種原因造成的，有時也可能是多種原因疊加造成的。因此，應從制造工藝、材料應用或表面熱處理不當、潤滑效果差、安裝偏差等方面分析磨損原因，找出問題根源。