减速机高速齿轮轴断裂失效分析

訾雄峰

（神华神东电力有限责任公司郭家湾电厂，陕西 榆林 719300）

减速机是一种在工业生产中较为常见的设备，被广泛的应用于煤炭工程、机械工程等多个领域当中，减速机在生产中的应用有效提升了生产力。但是减速机高速齿轮在应用当中经常会发生轴断裂的现象，从而导致生产无法有效进行。为了避免减速机高速齿轮轴断裂现象对以下进行了分析。

1 导致减速机高速齿轮轴断裂的因素分析

导致减速机高速齿轮轴断裂的因素主要由以下几个方面的原因。

1.1 材料问题

减速机在运转过程当中高速齿轮轴需要受到较大的扭矩，在扭矩的作用之下，轴会同时出现弹性与塑性两种不同的变形方式，如果轴只处于弹性变形阶段则在卸载之后轴会自动恢复到最初状态。但是现阶段大部分减速机在设计过程当中都考虑了塑性变形性能，这就要求减速机在实际的应用过程当中，如果荷载超过了弹性变形范围，则必然会出现塑性变形，一旦发生塑性变形则轴在短时间内无法恢复到最初状态，长期以往轴必然会出现疲劳破坏。而材料因素则是影响轴耐疲劳强度的重要因素。现阶段大部分减速机所使用的材料都是由添加了Si、Mn、Cr、Mo以及S的合金材料组成，但是不同的添加成分对轴的性能具有较大的影响，在实际生产过程当中必须要严格控制轴中不同材料的比例，如果一旦比例失调则轴的性能必然会受到较大的影响。但是由于实际生产工艺的影响，部分元素的比例会存在着一定的失控，从而导致减速机高速齿轮轴在运行过程当中出现疲劳破坏的现象，最终出现断轴。更为严重的是，有些减速机高速齿轮轴由于在生产过程当中C的含量没有得到有效控制，在减速机的运行过程当中甚至还会出现脆性破坏的现象，脆性破坏一般毫无征兆，不仅会阻碍生产的进行，同时也存在着一定的危险性。

1.2 轴内存在夹杂物

除了材料问题之外，高速齿轮存在夹杂物也是轴断裂的重要因素之一。在轴的生产过程当中必须要进行热加工处理，在热加工处理的过程当中很容易导致其他杂质被一起浇筑到轴当中，从而导致轴存在着夹杂物的情况。一般情况下如果高速齿轮轴中存在夹杂物会直接发生脆性破坏，同时破坏位置一般也位于夹杂位置，轴在破坏时会出现45度左右的斜断面，同时断面也相对较为光洁，与疲劳断裂面之间存在着较大的差距。在最近几年当中随着生产工艺的不断发展，由于存在夹杂所导致的轴断裂在实际中所占据的比例已经逐渐降低。

1.3 装配工艺

装配工艺存在误差也是导致减速机高速齿轮轴断裂的重要因素。减速机高速齿轮轴属于较为精密的仪器，同时在减速机的运行过程当中高速齿轮也一直在不停的转动，如果装配工艺存在问题则必然会导致高速齿轮轴的运行会受到一定的影响。一般情况下轴在制作过程当中会刻意强化抗扭能力，但是大部分轴都无法抵抗较大的剪切能力，如果在装配过程当中轴并不能完全水平或者垂直则两端所施加的扭矩必然会部分转化为剪切力，从而造成轴的断裂。在进行减速箱的安装过程当中如果无法做到精确准确也必然会导致轴在运行过程当中出现断裂的情况。

1.4 管理不到位

减速机高速齿轮轴在实际应用过程当中承受了较大的荷载，因此，疲劳破坏是必然存在的，在长期疲劳破坏之下，轴破坏也是必然的，但是疲劳破坏属于塑性破坏，在轴断裂之前必然会存在着大量的征兆，例如，轴存在着扭转变形等现象，同时变形的存在也会进一步导致轴断裂的加剧。这就要求工作人员在实际管理过程当中需要进一步加强对减速机的管理，及时更换已经发生变形的高速齿轮轴，避免发生轴断裂的情况，确保安全生产。

2 避免减速机高速齿轮轴断轴的对策分析

在上文当中从多个方面对减速机高速齿轮轴断轴的原因进行了系统性分析，从中可以发现导致减速机高速齿轮轴断轴的原因多种多样，并不是由于单一要素所组成的，因此，必须要从多个方面制定对应的管理策略。在下文当中将针对具体问题论述对应的解决对策。

2.1 选择合适的产品

从上文的论述中可以发现，材料问题与轴内存在夹杂物很有可能会导致减速机高速齿轮轴出现脆性破坏的现象，从而为安全生产带来一定的隐患，企业购买合适的产品主要需要从以下几个方面入手。

（1）对企业已经购买过的减速机高速齿轮轴进行总结与分析，并对不同品牌的性能进行分析，从而选择出质量最佳的高速齿轮轴。

（2）加强对市场中所存在的高速齿轮轴的调查与分析，在调查与分析时需要重点考虑材料要素与轴内夹杂物情况。减速机在实际应用过程当中由于用途不同所承担的荷载也存在着较大的差异，因此，对轴材料的要求也并不是完全相同的，要结合企业的实际情况选择合适材料的高速齿轮轴，否则必然会导致资金的严重浪费或者安全生产受到较大的影响。

（3）建立减速机高速齿轮轴使用档案，对已经选购的高速齿轮使用情况进行统计，从而为下次选购提供必要的参考依据。

2.2 进一步完善减速机的安装工艺

安装工艺存在问题会导致高速齿轮机在实际使用过程当中出现附加应力以及应力重分布的情况，因此，从安装工艺入手避免减速机高速齿轮轴出现断轴现象显得尤为必要，具体来说主要需要从以下几个方面入手。

（1）加强现代安装技术的应用，传统人工安装方式在精确度方面存在着较大的问题，无法保障安装的精确性，因此，很容易导致断轴现象。在最近几年当中激光校准与定位技术在减速机高速齿轮轴安装中的应用有效提升了高速齿轮轴安装的精确性，因此，现阶段企业在进行减速机高速齿轮轴安装时需要进一步加强现代安装技术的应用。

（2）在开始安装之前对整个减速机进行系统的检查，确保高速齿轮轴在质量方面并不存在较大的问题，并且检查电机和齿轮减速器相连接的各部位、螺丝等尺寸是否匹配，这里是指电机的定位凸台、电机输入轴与齿轮减速机凹槽等尺寸及配合公差，这里不能存在任何不符合要求的，不然装上去用不了多久就会出现轴断裂等故障。

（3）在进行减速机安装的过程当中要坚决避免暴力安装等现象，例如用铁锤锤击减速机等行为，暴力安装必然会导致精确度受到严重的损害，从而影响到设备正常运行，也增加了断轴的风险。

2.3 加强日常管理与维护

加强日常管理与维护也是避免减速机出现高速齿轮断轴的重要方法，具体来说可以从以下两个方面入手。

（1）制定日常管理与维护计划，企业必须要针对减速机的实际使用情况，定期的对减速机进行检查，确保所有部件都不存在安全隐患。同时还需要明确检查中需要重点关注的内容，例如对高速齿轮轴进行检查与维护。

（2）定期更换减速机高速齿轮轴。由于减速机高速齿轮轴在实际使用过程当中会存在着疲劳破坏的情况，因此，必须要定期对高速齿轮轴进行更换，避免出现断轴现象。

3 结语

减速机在多个领域当中都具有较为广泛的应用，但是减速机在实际使用过程当中经常容易发生断轴等现象，从而为生产的连续性带来了一定的问题，严重的还会造成一定的安全隐患。因此，解决减速机高速齿轮轴断轴问题成为人们关注的重点问题。基于此种情况，在本文当中结合实际工作经验对减速机高速齿轮轴断轴的原因进行了系统的分析与研究，并总结了对应的解决策略，旨在控制减速机高速齿轮轴断轴的概率，确保安全生产的有效运行。

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