工程機(jī)械減速機(jī)齒輪失效原因分析

某工程機(jī)械減速機(jī)齒輪發(fā)生了失效。為了探究齒輪失效的原因，對(duì)失效齒輪進(jìn)行了解剖。并采用直讀光譜儀、擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)、拉伸試驗(yàn)機(jī)、洛氏硬度計(jì)、顯微硬度計(jì)及金相顯微鏡等設(shè)備，進(jìn)行了成分、組織及力學(xué)性能檢測，并對(duì)熱處理工藝進(jìn)行了分析。

結(jié)果表明：失效齒輪的化學(xué)成分滿足20CrMnTi材料的要求；失效齒輪心部預(yù)備熱處理不合適，強(qiáng)度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求；滲碳熱處理使齒面部位達(dá)到了硬度及滲碳深度的要求，但滲碳不均勻，齒輪側(cè)面硬度達(dá)不到要求。齒輪側(cè)面硬度低和耐磨性差是失效的主要原因。

減速機(jī)在使用過程中，過早地出現(xiàn)了振動(dòng)、噪聲等，影響了正常的使用。為了解決這一問題，技術(shù)人員對(duì)該減速機(jī)進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)二級(jí)行星齒輪存在齒面磨損及塑性變形的問題。在此情況下，只能更換二級(jí)行星輪。為了從根源上解決齒輪失效的問題，對(duì)該失效齒輪進(jìn)行了一系列的檢驗(yàn)與分析，包括成分分析、金相檢驗(yàn)、力學(xué)性能分析等。

1試驗(yàn)方法與設(shè)備

本文以失效齒輪為研究對(duì)象，從齒輪材料與性能進(jìn)行分析，找到齒輪失效的根本原因。檢測試樣的取樣位置應(yīng)滿足試驗(yàn)要求，且具有代表性，各試樣的取樣位置如圖1所示。

采用直讀光譜儀對(duì)齒輪材料成分進(jìn)行分析，并與GB/T3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》中20CrMnTi材料成分進(jìn)行對(duì)比；采用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)檢測材料的沖擊韌性，試樣為10mm×10mm×55mm的標(biāo)準(zhǔn)U型缺口試樣；采用100kN電子拉伸試驗(yàn)機(jī)檢測材料的強(qiáng)度；采用洛氏硬度計(jì)與顯微硬度計(jì)檢測材料的硬度及有效硬化層深度；采用倒置式金相顯微鏡檢測材料的組織。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1失效齒輪化學(xué)成分分析

經(jīng)檢測，失效齒輪的化學(xué)成分如表1所示，與GB/T3077-1999《合金結(jié)構(gòu)鋼》中20CrMnTi材料成分進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)失效齒輪的化學(xué)成分達(dá)到了要求。

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