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齿轮减速机发生同部位断轴实例分析及处理方法(上)

齿轮减速机发生同部位断轴实例分析及处理方法(上)

  • 分类:技术支持
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  • 来源:
  • 发布时间:2014-08-21 12:01
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齿轮减速机发生同部位断轴实例分析及处理方法(上)

【概要描述】

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实例:北京粮食中心库在“利用世界银行贷款改善中国粮食流通”项目和中央储备粮库建设项目中,基本上都是采用前述的传动链方式。在生产线设备联动试车过程中,先后发生多次齿轮减速机高速轴断轴事故。

  在对齿轮减速机断轴原因分析中,排除了以下几种可能性:

  1、设计参数选择不合理,取值偏小,设计计算的轴功率比实际轴功率小,造成减速机选型过小。

  2、驱动机架及其支撑设计合理,刚性强,运行中没有振动及物料的冲击载荷发生。

3、电机,液力偶合器,齿轮减速机的安装精度没有超出同轴度偏差(013014mm)的要求。

导致齿轮减速机发生断轴原因分析:

  1、四根断轴的位置相同,截面形状及其表面断后高速摩擦形成的高温氧化物也无较大差异。经设备生产厂家技术人员检测确定,断轴属于材料的疲劳失效。

  2、液力偶合器与减速机组合受力分析

  联接液力偶合器两端电机的输出轴为<60mm,减速机的输出轴为<30mm,两者相关2倍。断轴分析初始,大家认为是由于该轴太细造成。按减速机设备厂家提供的技术资料表明:硬齿面减速机输入轴较细是其固有特点,它是由于受齿轮轴的加工工艺制约所决定的(尤其是圆锥伞齿轮轴)。但厂家使用了优质合金材料及改进了热处理工艺,虽然比过去常规选用的中软(硬度<HB350)齿轮轴轴径相差4/71/2,但其δ0110MPa仍能保证24倍的安全使用系数。此例的校核结果也证实,该轴的强度完全能够承担设计确定的载荷。排除内部因素,究竟是什么外力造成减速机轴的疲劳失效呢,由于原设计对液力偶合器安装方式的确定,液力偶合器自身的重量(50kg),以及安装过程中的偏差和液力偶合器未做动平衡而产生的附加径向力Q,比较集中的作用在悬臂较长,直径较细的减速机轴的危险断面上。电机的输出轴虽然较粗,但其仅承担了极少的附加径向力。由于两者的直径不同,所能承受的弯曲应力也不同(应力与d3成反比)。更为重要的是附加力Q到危险断面减速机轴C的距离比到危险断面电机轴A的距离长(282mm-45mm=237mm.

经过上述分析,我们可以得出如下结论:正是附加径向作用力分配的不合理,力臂的不同(LAB<LBC),造成C处的正常扭转应力和附加弯曲应力的累加,又作用在轴径不同(dA>dc)形成的刚度相差8倍的齿轮减速机高速输入轴上,其弯扭组合应力超出轴自身设计的安全应力许用范围,必出现弱者的失败,造成C处断轴。

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