減速器低速齒輪軸裂紋原因分析

tags:    時間:2014-03-07 21:40:29
減速器低速齒輪軸裂紋原因分析簡介
1900減速機是軋機的主減速機,2003年5月16日由於卡鋼誘發主減速機低速齒輪軸與彈性聯軸器連接的φ500mm軸段產生裂紋。彈性聯軸器C盤向外竄出約13mm,與軸肩間隙由2mm變……
減速器低速齒輪軸裂紋原因分析正文

1900減速機是軋機的主減速機,2003年5月16日由於卡鋼誘發主減速機低速齒輪軸與彈性聯軸器連接的φ500mm軸段產生裂紋。彈性聯軸器C盤向外竄出約13mm,與軸肩間隙由2mm變為15mm。
一、原因分析
1.裂紋分析
裂紋如圖3所示,AB部分裂紋很細小,沿圓周約400mm,BC部分寬度明顯增加,約1mm,沿軸向約45°向彈性聯軸器C盤內延伸,經超聲波探傷測出CD段延伸到軸頭。從裂紋的宏觀現象分析為典型的扭轉斷裂。

2.力學計算分析
(1)低速齒輪軸最小破壞扭矩T計算后得知
T=2 920~3 530kN•m
(2)安全銷強度計算
安全銷位於彈性聯軸器C盤和B盤之間,是軋機傳動系統的安全裝置,通常均布安裝三根φ72mm安全銷,在卡鋼時有兩根安全銷斷裂。對安全銷強度進行計算:
三根安全銷斷裂時所需扭矩
T=2 600kN•m
安全銷由於受安裝精度影響會產生受力不均勻現象,即一根或兩根安全銷單獨受力,因此,安全銷的實際斷裂扭矩應小於2 600kN•m。
(3)計算結果分析
安全銷最大斷裂扭矩為2 600kN•m,小於低速齒輪軸的疲勞破壞力矩2 920~3 530kN•m,軋機卡鋼后發現有兩根安全銷斷裂,說明卡鋼產生的扭矩小於2 600kN•m,也說明卡鋼時低速齒輪軸φ500mm軸段存在一定程度的組織缺陷或微裂紋,否則它不應該在低於2 920kN•m的扭矩下產生破壞。
3. C盤安裝情況分析
低速齒輪軸與彈性接手C盤之間採用的是無鍵過盈連接,其過盈量為0.79~0.91mm,採用溫差法安裝。安裝時要對彈性接手C盤加熱,加熱溫度達到300~400℃,加熱過程中由於溫度控制手段落後,實際加熱溫度往往高於400℃,此種情況下,安裝后C盤對低速齒輪軸形成加熱源,使其溫度升高,若溫度達到200~400℃範圍時可產生第一類回火脆性(低溫回火脆性),其原因是在250℃左右回火時,自馬氏體和殘餘奧氏體中析出極細的薄片狀滲碳體,沿馬氏體邊界分佈,使晶界脆斷強度降低,這種回火脆性只有在扭轉衝擊條件下才明顯表現出來,而低速齒輪軸所受的正是扭轉衝擊載荷,低速齒輪軸經過多次熱裝加熱,很容易形成內部組織缺陷或微裂紋。
4.軸的使用情況分析
由於生產負荷的不斷加大,軋鋼過程中軋機過流、卡鋼現象不斷增加,這是導致低速齒輪軸裂紋源不斷擴張的主要原因。
二、應對措施
1.低速齒輪軸材質選取平面應變斷裂韌性值較大的45鋼。
2.對大型備件進行全面探傷,並進行疲勞壽命估算。
3.改進彈性接手C盤的熱裝工藝,避免第一類回火脆性的產生。

 

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