切粒機聯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現聯軸器磨損嚴重，該聯軸器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

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

在內齒套上截取4 個試樣，將帶有齒面的橫截面作為檢測面，經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質熱處理的索氏體組織，說明齒套未經過調質熱處理。

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，不像經過正規正火熱處理的組織，推測是齒套毛坯鍛造時的自然冷卻（接近正火狀態），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。數據對比可以看出，齒套明顯未經過調質熱處理，齒面也未經過表面淬火強化處理。

齒套未經過調質熱處理，強度和硬度偏低，齒面也未經過表面淬火等強化處理，造成耐磨性較差，經過長期運行，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，未再出現異常磨損現象。

3 預防措施

（1）對新采購的聯軸器進行硬度測試，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，防止潤滑油/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偏差，通過找正將該偏差控制在聯軸器所允許的范圍內。

4 結束語

磨損是齒式聯軸器常見故障，運行時由于聯軸器內外齒圈之間有相對滑動，這是易產生磨損的基本原因。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。