【漢森傳動減速機】漢森減速機失效分析案例分享

?? ?? 啦啦啦啦~，時隔幾日，小e又跟大家見面啦，今天帶大家見識一下再制造服務部失效分析團隊的厲害，做失效分析最重要的是要具備大量經驗和理論知識及有檢測設備的支撐，如果具備足夠的經驗和理論知識，那么可以在很短的時間內鎖定機器的故障原因，為客戶減少停產損失。下面我們就來一篇漢森減速機失效分析案例：在得到客戶失效分析需求后，我們第一時間組織失效分析專家團隊對減速機進行了高速軸斷軸的失效原因判定，在對損壞部位進行清洗觀察后初步判定為是微動損傷導致最終斷軸，論證如下：

微動（fretting）是一種運動幅度很小的摩擦方式，它造成材料的損傷通常表現為兩種形式：

??? ?（1）微動磨損——微動可以造成接觸表面間的磨損，引起相配零件間的松動。

???? （2）微動疲勞——微動可以加速裂紋的萌生和擴展，使零件的壽命大大縮短。

?可從以下4方面來進行驗證：

（1）是否存在振動源或承受交變載荷？

???????? 漢森減速機驅動的是隔膜泵。工作原理如下圖所示。

（2）是否發生在名義上靜止的緊配合的界面上？

??高速軸的鍵同鍵槽的配合名義上肯定是靜止的配合，但是由于配合太松或鍵和鍵槽產生塑性變形，在鍵槽工作面和非工作面就有明顯的微動磨損的痕跡，如下圖所示。

（3）是否存在微動損傷的表面形貌？

軸上微動損傷（微動磨損）的表面形貌非常清晰和典型，如下圖所示。

（4）是否有微動磨損特征的磨屑？

? 如下圖可以看到的棕紅色斑跡，就是遺留的具有微動磨損特征的磨屑—α-Fe

2

O

3

，它同普通的鐵銹成分（ α-Fe

3

O

4

·H2O）不同。由于磨屑難于排出微動接觸的表面，因而碾壓細化成一種磨粒，加速了微動磨損。

分析匯總：高速軸產生微動失效的原因

1.減速機軸存在沖擊和交變載荷

漢森減速機用來驅動水泵，不同的水泵產生不同程度的沖擊，水泵的啟動和停止都會產生沖擊，因此軸上的振動和交變載荷是不可避免的。這就為產生微動創造了條件。

2.鍵同鍵槽的配合太松

??? 在沖擊載荷下工作的鍵配合應該選用緊配合，但是漢森減速機高速軸的鍵連接的配合可能太松了！實測數據如下：

鍵的寬度????????? b

1

=31.78mm

輪轂的鍵槽寬度??? b

2

=31.90mm

軸的鍵槽已完全壓潰，故鍵槽寬度已無法測量。

可見輪轂的鍵槽寬度比鍵的寬度大0.12mm,這就必然為軸與齒輪的微動提供了條件。雖然鍵槽和鍵可能有一些磨損和塑性變形，但可以肯定鍵和鍵槽的配合太松了，必然會產生微動。

3.鍵的結構設計不合理

鍵的結構設計不合理之處在于采用近似1×45°倒角（如圖5-7），從接觸面的效果來說等于沒有倒角，因此鍵槽相應的接觸面處就會產生很大的邊緣效應（如圖7-5所示）。這就有可能在鍵槽接觸的邊緣處產生裂紋，引發疲勞斷裂。如下圖所示：

• 結論

通過以上根據斷軸形貌的數據分析和理論論證，可以明確肯定，減速機斷軸的直接原因為沖擊造成的微動磨損，根本原因為以下兩點：

???? （1）鍵同鍵槽配合太松，其結果是產生嚴重的微動磨損，造成鍵槽端部的裂紋不斷擴展，引發軸的剝裂形開裂。

???? （2）鍵和鍵槽的圓角處于同一應力集中區域，降低了軸的承載能力，為軸的斷裂埋下了隱患。

• 改進措施

????（1）齒輪同軸的連接選用較緊的過盈配合。

??? （2）合理設計鍵的結構，采用較大圓角，減小鍵槽的邊緣效應。

哈哈，領略失效分析團隊的厲害了吧，雖然這次篇幅有點長，但是如果你認真讀完，相信收獲還是很大噠，好啦，小e要和你說下次見啦！