回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂原因分析

祝 勇

（馬鞍山福永智能科技有限公司，安徽 馬鞍山 243000）

回轉(zhuǎn)式減速機的使用不僅涉及到工業(yè)生產(chǎn)中，在人們的日常生活中的使用也比較頻繁，但是在使用過程中，避免不了出現(xiàn)一系列的故障，特別是中心輪斷裂，不僅影響了回轉(zhuǎn)減速機的使用，同時也給人們的人身安全帶來了一定的危害，因此，為了更好地保證回轉(zhuǎn)減速機的使用功能，就需要針對其中心輪斷裂的原因進行分析，從而在使用中進行防范。

1 回轉(zhuǎn)減速機中心輪理化檢測

1.1 金相組織的檢測

（1）宏觀檢測。回轉(zhuǎn)減速機中心輪的斷裂，從宏觀角度分析，首先要從它的結(jié)構(gòu)來進行分析，回轉(zhuǎn)減速機中心輪是與從動輪配合進行傳動的，一旦齒輪發(fā)生故障，中心輪斷裂的情況往往比其它從動輪的情況更加嚴重，中心輪齒基本被磨平，并且還會有一些輪齒出現(xiàn)斷裂脫落的情況，另外，在中心輪的上部凸出的輪臺處，也會出現(xiàn)一定程度的剪切磨損，斷口處一般都為一次性脆性斷裂。在中心輪受力的輪齒面，通常會發(fā)生很明顯的顏色變化，說明在中心輪受力的輪齒面承受了很大的磨損力度，并且在磨損的過程中，由于摩擦產(chǎn)生的高溫還會對中心輪齒的材料進行破壞，從而留下一定的氧化金屬或者氧化顏色等。

回轉(zhuǎn)減速機中心輪的損壞一般表現(xiàn)為磨損程度嚴重、齒部變形以及脆性斷裂等三種情況，根據(jù)不同的中心齒輪損壞情況可以判斷不同程度的減速機工況，另外，除了中心輪的損壞外，與其配合使用的從動輪也會產(chǎn)生一定的破壞，由于中心輪是主要的動力傳遞和發(fā)起處，因此，中心輪需要承受的破壞力是最大的，相對于中心輪的破壞程度，從動輪的破壞程度就小得多，但是也是會出現(xiàn)一定程度的磨損、變形以及斷齒現(xiàn)象。

（2）微觀檢測。在回轉(zhuǎn)減速機的機械結(jié)構(gòu)中，齒輪的應用是十分重要的一部分，只有合理科學的齒輪結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn)回轉(zhuǎn)減速機正常的功能使用，而在眾多的齒輪中，中心齒輪是動力傳動的發(fā)起點，因此，它是實現(xiàn)減速機運轉(zhuǎn)的動力結(jié)構(gòu)基礎，所以，在材料的選擇上應選擇較高強度的材料。倘若回轉(zhuǎn)減速機中心輪發(fā)生斷裂的情況時，我們需要應用專業(yè)設備對中心輪的使用材料和損壞的具體結(jié)構(gòu)進行微觀檢測，合理分析地中心輪斷裂的原因。

可以利用金相顯微鏡來對中心輪的斷裂部位進行微觀觀察，根據(jù)其斷裂的方向以及斷裂的程度來判斷回轉(zhuǎn)機在運行中的大致問題偏向于哪個部分，比如，如果中心齒輪向一側(cè)破裂，回轉(zhuǎn)機在運行中就有可能是自身放置的重力產(chǎn)生的齒輪的承受力變大造成的，另外，對于中心輪破裂的齒面也可以進行截開，對于截開的齒輪樣品進行合理的取樣測試，在其表面用4%硝酸酒精溶液進行腐蝕，然后采用金相顯微鏡來對測試樣品的機構(gòu)變化進行觀察，并使用測微尺進行相應的滲層深度測量，在測試樣品經(jīng)過4%硝酸酒精溶液進行腐蝕后，觀察齒輪的滲碳層厚度是否均勻和連續(xù)，滲碳層表層是否為片狀馬氏體＋殘余奧氏體組織，過渡區(qū)是否為馬氏體＋貝氏體混合組織，芯部是否為低碳板條馬氏體組織，并觀察是否存在未溶鐵素體，來判斷齒輪淬火的程度是否合乎標準要求。

1.2 力學性能檢測

（1）洛氏硬度檢測。回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂的力學性能的檢測，首先就要對斷裂樣品的硬度來進行檢測，在樣品材料硬度的檢測中，往往常用的硬度檢測方法是洛氏硬度檢測，來對中心輪進行表面和深層硬度的檢測。洛氏硬度檢測主要是使用120°金剛石圓錐或者淬火球作為壓力頭，在初實驗力和總實驗力先后作用的情況下，將壓頭壓入斷裂樣品的表面，在一定的時間后，卸去總實驗力而保留初試驗壓力進而檢測壓痕的深度。在實際的洛氏硬度檢測中，要對中心輪的表面和深層分別進行多試點的硬度檢測分析，從而來保證對中心輪斷裂部分的材料硬度做到綜合性分析，避免樣點少而對硬度測試的效果產(chǎn)生影響。

（2）滲層深度檢測。滲層深度檢測需要使用金相法測量滲碳層深度，首先需要進行合理采樣，在采樣過程中，要求取樣的斷裂樣品具有很好的代表性，對局部進行化學熱處理的斷裂樣品，必須要在斷裂樣品處理過的表面取樣，同時在選擇斷裂樣品的時候，要選擇樣品中齒輪受破壞力比較大的部位，以及損壞程度最嚴重的部位來進行。此外，在試樣的取樣過程中，還要采取合理科學的取樣方法來進行，一般主要采用縱向取樣和橫向取樣兩種方法，縱向取樣是指沿著鋼材的鍛軋方向取樣，而橫向取樣是指沿著垂直于鋼材鍛軋方向進行取樣，然后再進行樣品的清洗、試樣的鑲嵌以及樣品的磨拋和化學侵蝕，再進行顯微組織的觀察和拍照，對于滲碳層的顯微組織結(jié)構(gòu)進行分析，包括滲碳層平衡狀態(tài)的組織以及滲碳層淬火及回火后的組織，進行滲碳層深度的測量和計算。在滲碳層的深度計算中，根據(jù)不同的樣品材料來進行不同標準的滲碳層深度標準，可以將過共析、共析層以及亞共析過渡層三個區(qū)域的和來作為滲碳層商務深度，還可以將過共析、共析層以及二分之一的亞共析過渡層作為滲碳層深度等。

2 原材料的化學檢測

在回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂樣品的檢測中，還需要對齒輪樣品材料進行一定的化學檢測，為了保證齒輪樣品材料的化學成分檢測的準確性，就需要對破損齒輪的齒芯部分進行采樣，因為在中心輪斷裂中，輪齒由于承受很大的壓力，造成磨損齒輪的溫度急劇升高。在溫度升高的過程中，磨損的部分就會發(fā)生材料性質(zhì)的變化，以及會產(chǎn)生一定的氧化層，如果對斷裂表面部分進行樣品采樣，就會對齒輪材料化學成分含量的準確測量造成很大的影響，而在中心輪斷裂樣品的齒芯處，由于沒有承受巨大的摩擦力，其化學成分基本沒有發(fā)生變化，對這部分進行樣品取樣就能夠很準確地進行斷裂樣品的化學成分檢測。

對于回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂樣品的化學成分檢測中，首先，要對中心輪進行有效的解剖，采取合格的材料樣品，然后應用相應的化學設備進行化學成分檢測，比如使用火花原子放射光譜儀來進行檢測，檢測的主要化學成分包括錳、磷、硅、碳、硫等元素，它們是機械設備材料中的主要化學成分，也是區(qū)分普通鋼鐵和優(yōu)質(zhì)鋼鐵的主要依據(jù)元素，它們的含量標準是否符合規(guī)定要求，直接影響著鋼鐵的機械性能，在回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂樣品的成分檢測中它們也是主要的檢測內(nèi)容，通過參考國標含量來進行化學成分的合格判定，具體的化學成分國標含量如表1所示。

表1 鋼鐵材料元素國標含量表

3 對回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂原因分析和討論

通過對上述回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂情況的分析和研究，從金相組織的檢測、力學檢測以及化學成分檢測中可以看出回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂情況是一個十分復雜的過程，它不僅涉及到中心齒輪的損壞，同時還具有損壞的一系列聯(lián)動反應，進而造成損害的擴大。

對回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂情況的出現(xiàn)，造成了中心齒輪的負載超過其承載的范圍。而中心齒輪承載力過大可能是由于齒輪組裝配不合格的問題造成的，這樣就會造成中心輪轉(zhuǎn)動時阻力過大，同時還十分不穩(wěn)定。另外，中心齒輪的表面潤滑程度也很重要，潤滑程度不夠會造成摩擦的惡性循環(huán)，使得中心輪的表面磨損超過其所承載的范圍，出現(xiàn)一些列的磨損、變形、斷齒。同時，在回轉(zhuǎn)減速機工作的時候，如果出現(xiàn)噪音過大的現(xiàn)象或者齒輪運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定情況時，就應及時進行停機檢查，避免造成齒輪的繼續(xù)破壞。

4 維護保養(yǎng)措施

回轉(zhuǎn)減速機使用中，由于中心輪斷裂情況出現(xiàn)會造成很大的聯(lián)動危害，因此，為了避免中心輪斷裂故障的出現(xiàn)，就需要對回轉(zhuǎn)減速機進行及時維護和保養(yǎng)。比如，在回轉(zhuǎn)減速機使用前，要對其進行定期檢查，看是否存在一定的安全隱患，對于齒輪的情況進行及時有效分析，做好齒輪的潤滑工作，便于后期的順利使用。另外，在回轉(zhuǎn)減速機使用后，要對其運行情況進行有效記錄和總結(jié)，對其安全性能進行分析，對于回轉(zhuǎn)減速機還要進行及時的清理工作，保證雜物對機械設備安全的影響。

5 結(jié)語

綜上所述，回轉(zhuǎn)減速機的中心輪斷裂情況是多方面原因共同作用的結(jié)果，如果中心輪斷裂情況發(fā)生就需要采取有效措施來進行具體原因的分析，來找到問題發(fā)生的根源，規(guī)范機械的使用，同時，也要對回轉(zhuǎn)減速機的使用前后情況進行及時檢查，對并采取一定的維護保養(yǎng)措施來保證機械的性能穩(wěn)定。

［1］陳姚，趙珂，丁艷秋.回轉(zhuǎn)減速機中心輪斷裂原因分析［J］.工程機械與維修，2015，（1）：166-171.

［2］李建彩，馬利永，秦英超，等.大型回轉(zhuǎn)減速機輸出軸斷裂原因分析［J］.金屬加工（熱加工）熱加工，2004，（4）：83.

［3］GB/T 9450-2005.鋼件滲碳淬火硬化層深度的測定和校核［S］.

［4］沈珺，陳全文.齒輪減速機的故障分析與維護保養(yǎng)分析［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2016，（4）：198.