大型行星齒輪減速齒輪斷裂失效分析.pdf

1、某公司破碎設備上使用的KPBV150減速器二級行星輪運行兩年發(fā)生斷裂，引起太陽輪、行星架、箱體等其它零部件的變形、斷裂，最終導致減速器失效。失效的齒輪是從內(nèi)孔處開始斷裂，因此首先對發(fā)生斷裂的齒輪內(nèi)孔表面進行了探傷，然后采用宏觀觀察、微觀觀察、化學成分分析等方法對斷裂的減速器二級行星輪的斷口進行斷口分析，確定齒輪斷裂的失效模式為高周疲勞斷裂。裂紋源在齒輪的內(nèi)孔次表面，并在該區(qū)域觀察到材料存在凹坑缺陷，這種凹坑缺陷直接破壞了材料的連續(xù)性，降

2、低了材料的力學性能，在外載的作用下，在凹坑缺陷附近產(chǎn)生應力集中，誘發(fā)裂紋萌生，并在隨后的疲勞載荷作用下，疲勞裂紋擴展，最終導致該齒輪斷裂失效。因此判定導致齒輪疲勞斷裂失效的根本原因是齒輪材料存在凹坑缺陷。
　　 通過進行齒輪材料的力學性能試驗，獲得材料抵抗外載尤其是疲勞載荷的力學性能參數(shù)，作為預測齒輪結(jié)構(gòu)疲勞壽命的材料參數(shù)依據(jù)。其中，通過對齒輪材料進行拉伸試驗，獲得齒輪材料的靜強度、延伸率、斷面收縮率等材料靜強度性能參數(shù)。通過對

3、齒輪材料進行疲勞試驗，采用升降法獲得材料的疲勞極限。通過對齒輪材料進行斷裂性能試驗，獲得材料的斷裂韌性、疲勞裂紋擴展門檻值等斷裂性能參數(shù)，并通過對疲勞裂紋擴展試驗數(shù)據(jù)的回歸分析，擬合疲勞裂紋擴展公式。
　　 綜合考慮實際運行情況下，齒輪傳遞的力矩以及齒輪內(nèi)孔的過盈配合殘余應力，通過基于ANSYS的有限元分析，計算齒輪內(nèi)孔的實際應力。最后采用“損傷容限設計”的斷裂力學理論，對齒輪結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進行預測。計算結(jié)果表明，疲勞裂紋擴展壽