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該蝸輪蝸桿減速機蝸輪發生斷裂損壞的主要原因
點擊次 更新:2021-01-15 10:19:00 來源/作者:inmyplace.net
蝸輪蝸桿減速機蝸輪斷裂分析。在機械傳動中,蝸輪蝸輪蝸桿減速機用于傳遞兩交錯軸之間的回轉運動。由于蝸輪和蝸桿之間的相對滑動較大,其中蝸輪一般需用減磨材料 (如青銅 )制造。在長期使用過程中一般蝸輪的強度較弱,失效總是在RV蝸輪蝸桿減速機的蝸輪上發生。洗瓶機傳動裝置蝸輪蝸桿減速機的蝸輪就是采用青銅制造的,在使用了近五年時發生了斷裂損壞。該蝸輪有五個斷口,通過對斷口的宏觀分析、顯微分析、電鏡顯微分析,得出結論,確定了該蝸輪蝸桿減速機蝸輪發生斷裂損壞的主要原因。
檢查分析:通過對蝸輪蝸輪蝸桿減速機的五個斷口的宏觀分析發現,其中一個斷口是疲勞斷裂,存在疲勞裂紋擴展區;其它四個均為脆性斷裂或瞬時斷裂區,疲勞源處于蝸輪齒根處。斷口兩側斷面形貌對應得很好。疲勞裂紋擴展區很小,在裂紋擴展方向只有 10 mm,肉眼看不出有貝紋線,在掃描電鏡下放大 90倍,能觀察到貝紋線。瞬時斷裂區面積很大,是脆性斷裂,斷口粗糙,存在嚴重的凹凸不平,甚至出現溝坑,說明裂紋擴展不斷改變其擴展面和擴展方向。觀察該蝸輪蝸桿減速機蝸輪的側面發現,幾乎每個齒根的受力一側都存在裂紋,而且在齒底面的相應部位都存在表面剝落,在齒根部位存在加工的余痕,這說明齒面加工與齒底面加工不夠適應,存在過渡區,致使存在較大的應力集中。觀察整個蝸輪表面還發現,蝸輪蝸輪蝸桿減速機傳動力的齒面磨損輕微,非傳動力的齒面中大部分只是齒的兩端磨損,中部仍保留原加工面,尚未磨到。這說明該蝸輪從磨損角度來看,仍處于正常服役期間。同時還說明蝸輪與蝸桿的齒面加工不太適應,致使受力不均。
蝸輪側面上的裂紋宏觀斷口分析表明,該NMRV蝸輪蝸桿減速機的蝸輪屬于低周疲勞斷裂,疲勞裂紋源產生于齒根處,該處處于齒面與齒底面的機械加工過渡位置,有應力集中。齒根附近的顯微組織,由于冷卻速度慢,組織變得粗大,三元共晶多,成為斷續網狀,甚至成網狀,對基體的割裂作用加劇,使材料脆性大。裂紋常萌生于三元共晶,并沿著三元共晶發展。仔細觀察主裂紋發現,裂紋幾乎都處于三元共晶上,由三元共晶上裂紋的不斷發生和聯接而成。由此可見,在RV蝸輪蝸桿減速機蝸輪的工作過程中,齒根部存在的斷續網狀三元共晶,在集中應力作用下,先開裂萌生微裂紋,擴展長大,并與其它裂紋合并,聯接形成大裂紋,這是蝸輪疲勞斷裂的起因。
結論:該蝸輪蝸輪蝸桿減速機中的蝸輪失效屬于低周疲勞斷裂;疲勞源發生于齒根部位;齒底面附近組織粗,青銅的Sn、P元素含量高,存在成分偏析,三元共晶呈斷網或網狀分布,脆性大,易產生微裂紋,是疲勞裂紋萌生與擴展的基礎。這是蝸輪發生疲勞斷裂的主要原因。齒面與齒底面的機械加工過渡位置,存在應力集中,促進了裂紋的萌生與發展。
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