減速機高速齒輪軸斷裂失效分析

訾雄峰

（神華神東電力有限責任公司郭家灣電廠，陜西 榆林 719300）

減速機是一種在工業生產中較為常見的設備，被廣泛的應用于煤炭工程、機械工程等多個領域當中，減速機在生產中的應用有效提升了生產力。但是減速機高速齒輪在應用當中經常會發生軸斷裂的現象，從而導致生產無法有效進行。為了避免減速機高速齒輪軸斷裂現象對以下進行了分析。

1 導致減速機高速齒輪軸斷裂的因素分析

導致減速機高速齒輪軸斷裂的因素主要由以下幾個方面的原因。

1.1 材料問題

減速機在運轉過程當中高速齒輪軸需要受到較大的扭矩，在扭矩的作用之下，軸會同時出現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自動恢復到最初狀態。但是現階段大部分減速機在設計過程當中都考慮了塑性變形性能，這就要求減速機在實際的應用過程當中，如果荷載超過了彈性變形范圍，則必然會出現塑性變形，一旦發生塑性變形則軸在短時間內無法恢復到最初狀態，長期以往軸必然會出現疲勞破壞。而材料因素則是影響軸耐疲勞強度的重要因素。現階段大部分減速機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軸的性能具有較大的影響，在實際生產過程當中必須要嚴格控制軸中不同材料的比例，如果一旦比例失調則軸的性能必然會受到較大的影響。但是由于實際生產工藝的影響，部分元素的比例會存在著一定的失控，從而導致減速機高速齒輪軸在運行過程當中出現疲勞破壞的現象，最終出現斷軸。更為嚴重的是，有些減速機高速齒輪軸由于在生產過程當中C的含量沒有得到有效控制，在減速機的運行過程當中甚至還會出現脆性破壞的現象，脆性破壞一般毫無征兆，不僅會阻礙生產的進行，同時也存在著一定的危險性。

1.2 軸內存在夾雜物

除了材料問題之外，高速齒輪存在夾雜物也是軸斷裂的重要因素之一。在軸的生產過程當中必須要進行熱加工處理，在熱加工處理的過程當中很容易導致其他雜質被一起澆筑到軸當中，從而導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直接發生脆性破壞，同時破壞位置一般也位于夾雜位置，軸在破壞時會出現45度左右的斜斷面，同時斷面也相對較為光潔，與疲勞斷裂面之間存在著較大的差距。在最近幾年當中隨著生產工藝的不斷發展，由于存在夾雜所導致的軸斷裂在實際中所占據的比例已經逐漸降低。

1.3 裝配工藝

裝配工藝存在誤差也是導致減速機高速齒輪軸斷裂的重要因素。減速機高速齒輪軸屬于較為精密的儀器，同時在減速機的運行過程當中高速齒輪也一直在不停的轉動，如果裝配工藝存在問題則必然會導致高速齒輪軸的運行會受到一定的影響。一般情況下軸在制作過程當中會刻意強化抗扭能力，但是大部分軸都無法抵抗較大的剪切能力，如果在裝配過程當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部分轉化為剪切力，從而造成軸的斷裂。在進行減速箱的安裝過程當中如果無法做到精確準確也必然會導致軸在運行過程當中出現斷裂的情況。

1.4 管理不到位

減速機高速齒輪軸在實際應用過程當中承受了較大的荷載，因此，疲勞破壞是必然存在的，在長期疲勞破壞之下，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存在著大量的征兆，例如，軸存在著扭轉變形等現象，同時變形的存在也會進一步導致軸斷裂的加劇。這就要求工作人員在實際管理過程當中需要進一步加強對減速機的管理，及時更換已經發生變形的高速齒輪軸，避免發生軸斷裂的情況，確保安全生產。

2 避免減速機高速齒輪軸斷軸的對策分析

在上文當中從多個方面對減速機高速齒輪軸斷軸的原因進行了系統性分析，從中可以發現導致減速機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，必須要從多個方面制定對應的管理策略。在下文當中將針對具體問題論述對應的解決對策。

2.1 選擇合適的產品

從上文的論述中可以發現，材料問題與軸內存在夾雜物很有可能會導致減速機高速齒輪軸出現脆性破壞的現象，從而為安全生產帶來一定的隱患，企業購買合適的產品主要需要從以下幾個方面入手。

（1）對企業已經購買過的減速機高速齒輪軸進行總結與分析，并對不同品牌的性能進行分析，從而選擇出質量最佳的高速齒輪軸。

（2）加強對市場中所存在的高速齒輪軸的調查與分析，在調查與分析時需要重點考慮材料要素與軸內夾雜物情況。減速機在實際應用過程當中由于用途不同所承擔的荷載也存在著較大的差異，因此，對軸材料的要求也并不是完全相同的，要結合企業的實際情況選擇合適材料的高速齒輪軸，否則必然會導致資金的嚴重浪費或者安全生產受到較大的影響。

（3）建立減速機高速齒輪軸使用檔案，對已經選購的高速齒輪使用情況進行統計，從而為下次選購提供必要的參考依據。

2.2 進一步完善減速機的安裝工藝

安裝工藝存在問題會導致高速齒輪機在實際使用過程當中出現附加應力以及應力重分布的情況，因此，從安裝工藝入手避免減速機高速齒輪軸出現斷軸現象顯得尤為必要，具體來說主要需要從以下幾個方面入手。

（1）加強現代安裝技術的應用，傳統人工安裝方式在精確度方面存在著較大的問題，無法保障安裝的精確性，因此，很容易導致斷軸現象。在最近幾年當中激光校準與定位技術在減速機高速齒輪軸安裝中的應用有效提升了高速齒輪軸安裝的精確性，因此，現階段企業在進行減速機高速齒輪軸安裝時需要進一步加強現代安裝技術的應用。

（2）在開始安裝之前對整個減速機進行系統的檢查，確保高速齒輪軸在質量方面并不存在較大的問題，并且檢查電機和齒輪減速器相連接的各部位、螺絲等尺寸是否匹配，這里是指電機的定位凸臺、電機輸入軸與齒輪減速機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出現軸斷裂等故障。

（3）在進行減速機安裝的過程當中要堅決避免暴力安裝等現象，例如用鐵錘錘擊減速機等行為，暴力安裝必然會導致精確度受到嚴重的損害，從而影響到設備正常運行，也增加了斷軸的風險。

2.3 加強日常管理與維護

加強日常管理與維護也是避免減速機出現高速齒輪斷軸的重要方法，具體來說可以從以下兩個方面入手。

（1）制定日常管理與維護計劃，企業必須要針對減速機的實際使用情況，定期的對減速機進行檢查，確保所有部件都不存在安全隱患。同時還需要明確檢查中需要重點關注的內容，例如對高速齒輪軸進行檢查與維護。

（2）定期更換減速機高速齒輪軸。由于減速機高速齒輪軸在實際使用過程當中會存在著疲勞破壞的情況，因此，必須要定期對高速齒輪軸進行更換，避免出現斷軸現象。

3 結語

減速機在多個領域當中都具有較為廣泛的應用，但是減速機在實際使用過程當中經常容易發生斷軸等現象，從而為生產的連續性帶來了一定的問題，嚴重的還會造成一定的安全隱患。因此，解決減速機高速齒輪軸斷軸問題成為人們關注的重點問題。基于此種情況，在本文當中結合實際工作經驗對減速機高速齒輪軸斷軸的原因進行了系統的分析與研究，并總結了對應的解決策略，旨在控制減速機高速齒輪軸斷軸的概率，確保安全生產的有效運行。

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