C616车床变速箱传动齿轮失效分析- .pdf

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1、Research&A曲n＼苎兰苎车床变速箱传动齿轮失效分析石家庄链轮总厂(河北050031)回艳齿轮传动是机械传动中很普遍的一种。齿轮传动(4)环境温度室温约60~C。用于传递任意两轴间的运动和动力。其圆周速度可达到(5)运动速度≤1500r／min。300m／s，传递功率可达105kW，是现代机械中应用最广(6)润滑浸油(油箱内有20#油)。的一种机械传动。因而，齿轮质量的好坏直接影响了设2．齿轮主要失效形式备的使用范围和使用寿命。(1)齿轮齿部磨损严重，齿顶塑性变形后产生飞经过一次维修后，我厂的C616车床变速箱内原装边，齿形已经变尖，一侧磨损严重，如图2所示

2、。传动齿轮换成了的自制工装齿轮，经使用2个月后，齿轮再次报废，机床再次维修。这样无形中增加了维修成本，同时影响了正常生产进度。因此，我们对报废的齿轮进行了全面的失效分析，并通过改进设计和工艺，从而提高产品质量，延长使用寿命，降低维修成本。1．传动齿轮服役条件该失效传动齿轮型号为M2．5—28，系标准渐开线直齿圆柱齿轮，其服役条件如下：(1)工作部位车床C616齿轮变速箱内，用于传动平行轴间的运动和动力。工作位置见图1。(2)配对齿轮M2．5—39直齿圆柱齿轮。(3)运动形式两齿轮作同向或反向的中速转动。图1传动齿轮工作位置图2磨损前后齿形对比参跏一旺—(2)齿面有

3、明显的冲击后的小坑。清洗后，在磁粉探伤机上被喷上磁粉液磁化，利用缺陷3．失效原因分析部位产生漏磁场，缺陷处有磁粉附着，从而显示缺陷形状的原理，观察该齿轮表面。在紫光灯下观察，发现表从理论上分析过度磨损原因如下：面无亮纹，也就说明该齿轮表面没有产生裂纹。(1)材料选用不当，齿轮材料硬度低，磨损较快。(4)硬度检测首先对齿轮的齿部进行锉检，发(2)接触应力过大。现齿部有硬度，但是硬度不高。然后在洛氏硬度计上(3)齿部热处理硬度低，耐磨性差。检测发现齿的边缘硬度在25～30HRC之间，齿根及1／2(4)齿形设计不合理，齿轮传动啮合不良，配合齿厚处硬度在17HRC左右，结

4、合该齿轮的外部淬火轮传动时磨损大。(5)润滑系统和密封装置不良，油膜建立不起来。廓，说明齿轮齿部进行了高频感应淬火，但是淬火硬度偏低。(6)系统动载荷过大，有严重振动。(5)抽样检测方法化学成分、金相及硬度检测另外，该齿轮在工作时偏载严重，同向传动较都是随机取样，其中硬度检测是选择齿根、齿顶、齿多，导致一个方向变形及磨损较大。侧，以及齿的节圆处检测洛氏硬度，在台圆的端面上检4．性能检测及分析测布氏硬度，这样可以更好地分析该样件的热处理状(1)材料检测齿轮使用的是45优质碳素结构态。钢，并且含碳量偏高，具体数值如表1所示。5．设计、工艺改进措施表1标准45齿轮与失效

5、齿轮元素含量(质量分数)(％)(1)原图样结构设计及工艺图样结构设计：压元素含量CSiMnPS力角=20。；变位系数：+0．1，变位量：+0．25；精度等标准450．42加5O0．17~0-3705加．80．0350，035级：7级；齿部倒圆角；标准渐开线圆柱齿轮齿形；内失效齿轮0．500．270．680．017O．Ol7孔单键槽设计。(2)组织检测齿轮台圆部分，通过金相试验原来的工艺流程为：锯料一粗车齿坯一调质一精观察，组织为回火索氏体和少量铁素体。这说明齿车齿坯(内孔留量)一齿形一齿部淬火一精孔一拉键。轮前期进行了调质处理。经过布氏硬度检测其硬度热处理后的质量

6、：调质处理240HBW；齿部进行了为240HBW。45钢经过调质处理后，组织和塑性韧性高频感应淬火，回火后硬度在30HRC左右，淬硬层较都较好。例如：45钢调质前抗拉强度600MPa，按照浅，2／3节圆处几乎没有硬度。240HBW的硬度调质后，抗拉强度将会达~I]849MPa，(2)改进措施材料选用合金钢材料~H40Cr、提高了249MPa。该失效件材料在前期进行调质处理应42CrMo等代替45钢，因为合金钢的淬透性和力学性能该是提高了材料本身的性能。要比45钢好。(3)用磁粉探伤机进行表面缺陷检测齿轮经过40Cr、42CrMo钢性能参数如表2所示：表240Or、

7、42CrMo性能参数化学成分(质量分数，％)材料抗拉强度／MPa屈服强度／MPa伸长率6(％)CSiM1CrM040Cr0_37~0_440．17加_37O．5~o．80．81．1980785942CrMo0．38~0．450．17~0_370．5~0．8O．9～1_20．15加．25108093012对齿轮的内孔由单键槽内孔改为花键孔，以减小表面喷砂处理，增强表面应力及耐磨性。转动时的振动，增加传动轴与齿轮的接触面积。此外，定期更换油箱中的油，并经常过滤掉油中对合金钢材料粗车齿坯后进行调质处理硬度为200的污物；定期保养，发现问题及时解决；校正偏载，通240HB

8、W，提高其