KV77DRS80减速器齿轮轴断裂原因分析

KV77DRS80减速器齿轮轴断裂原因分析。某电厂磨煤机中间轴在运行过程中发生断裂，其材质是采用一种高强度渗碳齿轮用钢，目前已广泛应用于***、运输、锻造等工业领域，该钢用于重载齿轮轴时，所受载荷较大，对其***性能有较高的要求，因此常采用喷丸工艺提高其***性能。尽管如此，断轴现象仍时有发生。宏观断口分析该轴为KHF77减速机的中间级，其中大齿轮为套装齿轮，小齿轮与轴一体，断裂处位于轴承上大小齿轮交界处，扭转应力较大。断口及附近金属未见明显塑性变形，断口大部分呈亮***，未见氧化腐蚀特征，存在宏观疲劳条带。断口可分为裂纹源区、疲劳扩展区和瞬间断裂区三个区域。裂纹起源于齿轮减速机的轮齿表面，裂纹源区断口表面粗糙，源区纹路较粗，裂纹源区呈***状，未见明显疲劳特征。裂纹源的宏观特征表明裂纹起裂应力较大，从裂纹起裂到***终断裂的时间不长，裂纹扩展速度较快。

断口宏观形貌：从细节上看，裂纹源附近存在明显层状撕裂，伺服减速机轮齿上渗碳层与基体存在明显的分层，裂纹源上存在一条沿轴承径向横跨三个轮齿的裂纹，裂纹存在明显方向性（沿轴承转动方向），说明磨煤机齿轮减速电机中的齿轮轴，在日常运行中该处受到的冲击很大，轮齿上裂纹疲劳扩展区有大量明显的宏观疲劳条带，据此可看出裂纹扩展方向为由外向内扩展。从断面可以看出，裂纹扩展过程中存在数次快速断裂，表明齿轮减速电机运行过程中，轴曾经承受过多次较大的冲击载荷。瞬断区面积在整个断口中所占比例较大，说明工件正常运行过程中所受的应力较大。且表明在装满煤情况下，齿轮减速机的齿轮轴在瞬间承受的冲击荷载远大于正常启动时的冲击荷载。该设备长期处于满负荷状态，说明轴也长期承受较大荷载。断裂轴是齿轮减速机中承上启下的重要部件，工作中承受低速轴传递的扭矩和高速齿轮轴的推力。断口及附近金属未见明显塑性变形，齿轮上存在较长裂纹，断口表面存在大量宏观疲劳条带，可判断该齿轮减速机齿轮轴为冲击疲劳断裂。

经综合分析，轴断裂的原因为：材料外表面渗碳层性能不均匀，部分区域冲击功低于标准值；在齿轮减速电机启停、变负荷、非正常工况下，由于受到较大冲击载荷的作用，轴在轮齿部位萌生了裂源并逐渐向中心扩展，***终造成轴的断裂。

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