风电齿轮箱小齿轮齿面剥落原因分析

某风场1.5 MW风电机组齿轮箱中速轴小齿轮失效.该齿轮箱设计寿命20 a,实际使用了5 a.齿轮的材质是20CrNiMo,齿面经过渗碳淬火.采用宏观观察,微观观察和断口分析并结合其它理化测试,分析了小齿轮失效的原因.现场宏观观察发现,大部分轮齿相对完好,只有两支轮齿失效,其中一支齿面剥落,另一支齿面硬化层开裂.经分析,齿面剥落和齿面开裂的原因相同.导致齿轮失效的原因是:齿面粗糙度较大,较深的加工刀痕在异常冲击载荷的作用下造成齿面开裂,随后在循环工作载荷的作用下,萌生了疲劳裂纹并不断扩展,最终导致齿面硬化层脱落.建议提高齿轮表面加工质量,降低表面粗糙度,同时改进齿轮箱制动技术,避免异常载荷冲击造成齿面过载.     

大功率风力发电机齿轮失效分析

国内某厂生产的大功率风力发电机,其增速齿轮箱中的高速中间轴运行大约1 000 h后发生断裂失效。为探究断裂失效的原因,对断裂齿轮先后进行宏观形貌观察、电子探针形貌分析、金相组织分析、硬度检验、烧伤检验等分析。宏观检测下齿面破损较严重,在某些齿根附近轮齿几乎全部剥落;微观下观察,齿面在破损后仍旧长时间运行,无明显断口特征,但能确定为疲劳开裂,破损区域金相组织显示齿面存在明显异常区域,结合硬度检验与金相检验,发现该区域存在明显异常,硬度值明显低于设计值,显微组织与正常区域存在明显差异,而烧伤检验下显示齿面上存在明显的烧伤带。最终结果表明：齿轮断裂是由于在磨齿过程中发生齿面烧伤,导致齿面抗接触疲劳强度降低,从而发生疲劳断裂。     

减速箱小齿轮轴断齿失效分析

小齿轮轴使用约10个月发生齿断裂.采用光谱仪、硬度计、金相显微镜对失效件进行了分析.结果表明,齿面硬化层不均匀,尤其是齿根处没有硬化层是导致齿轮疲劳损坏的根本原因.     

ZS165-250型减速机齿轮轴断齿原因分析

通过宏观断口、化学成分分析、硬度测试、金相分析等试验分析,对ZS165-250减速机齿轮轴断齿原因进行了分析。结果表明,该齿轮轴齿部断裂为接触疲劳断裂,导致接触疲劳断裂的原因是该齿轮轴齿面硬度过低以及金相组织不良,并提出了避免类似质量事故的预防措施。     

齿圈断裂失效分析

通过显微组织观察、疲劳断口形貌分析以及有限元分析等方法对汽车变速箱齿轮齿圈断裂的原因进行了研究。结果表明,齿圈断裂形式为疲劳断裂,其原因为材料在热处理后残留奥氏体含量过高,齿轮内孔与轴配合的过盈量过大等。建议在齿轮的设计和加工过程中,将齿轮内孔与轴配合的过盈量适度减小;在热处理过程中,应及时回火,减少残留奥氏体含量,以延长变速箱寿命。     

高速齿轮轴断齿原因分析

目的 材质为17Cr2Ni2MoA的风电齿轮箱高速齿轮轴,同炉号共生产5件,在安装装配后进行试车试验时其中4件均发现有断齿现象,导致高速齿轮轴报废,同时导致整个风电齿轮箱的安装调试工作停滞.故对该高速齿轮轴断齿原因进行分析,以区分质量事故责任.方法 通过化学成分分析、齿面宏观外貌观察分析、宏观断口、宏观金相、微观金相、有效硬化层深度测试、扫描电镜试验分析等一系列的理化试验,对该高速齿轮轴断齿原因进行分析.结果 该高速齿轮轴材质正常,化学成分合格.齿轮轴齿部断口上有疲劳贝壳纹线,齿轮断口为疲劳断口,疲劳源在齿根.齿轮轴齿部表面渗碳热处理层组织正常,晶粒度级别为7级,合格;齿轮轴齿根、齿面、齿顶表面渗碳热处理层的有效硬化层深度均过深,不符合产品技术要求.齿轮轴断口微观形态呈疲劳辉纹,未见明显的冶金缺陷.结论 该高速齿轮轴断齿性质为快速疲劳断裂,其形成原因是齿根渗碳层深度过深所致.     

空气透平压缩机增速箱小齿轮轴输出端断裂失效分析

本文对1000m~3/h机组透平压缩机增速箱小齿轮轴输出端断裂产生的爆炸事故进行失效分析,试验结果表明:小齿轮轴输出端断裂是由钢中的非金属夹杂物和键槽处应力集中产生的疲劳破坏现象,其裂纹和断口形貌均具有海滩状条纹或贝壳状花样的疲劳裂纹扩展特征。转子主轴的断裂、轴承座、齿轮接手保护壳等部件的爆炸性破坏是因小齿轮轴输出端疲劳断裂后而产生的连锁破坏。     

S40C钢制齿轮表面裂纹产生原因分析

S40C钢制齿轮服役一段时间后,单个齿面出现裂纹状缺陷。采用宏微观分析、金相检验、显微硬度测试等方法,对该齿轮缺陷产生的原因进行分析。结果表明:齿面裂纹状缺陷为接触疲劳所致,造成局部接触疲劳裂纹产生的根源是齿面存在磨削烧伤,显著降低齿面硬度,改变齿面强度梯度分布,在循环啮合作用下出现接触疲劳开裂。进一步地,对感应淬火齿轮齿面硬度降低的影响因素进行详尽的阐述,并结合不同啮合状态下齿轮强度曲线和剪切应力曲线之间的相互关系,论述常见的齿轮剥落现象及失效机理。     

风机齿轮轴轮齿断裂原因分析

某公司风电机组(2 000 kW)投产运行3年后,齿轮箱中间级小齿轮开裂,对该齿轮轴材料的力学性能、金相组织和断口形貌进行了分析,确定了轮齿断裂原因。结果表明,轮齿次表层位置存在较大尺寸的非金属夹杂物是导致轮齿疲劳开裂的主要原因。     

S116混砂机圆锥齿轮传动部分的改进

S116混砂机圆锥齿轮传动中的小齿轮,原设计一端是铜衬套支座,另一端与齿轮箱出轴用夹壳联轴器联接。此种结构难于安装,且经常发生故障,主要故障是:①由于支座至小齿轮的距离较大(原设计为110mm),小齿轮轴容易断裂(尤其当负载突然增加时);②由于安装     

卡车柴油机高压油管开裂分析

多批次卡车柴油机高压油管在服役中过早发生开裂，利用体视显微镜、扫描电子显微镜对开裂高压油管的裂纹形态及断口表面进行观察。结果表明:高压油管的失效模式均属于疲劳开裂；裂纹起源于内孔清理喷丸过程中形成的纵向微切削损伤，在内孔油压导致的环向拉应力作用下，疲劳裂纹从油管内表面向外表面扩展，最终导致油管开裂漏油。     

台架试验中齿轮断齿的原因分析

采用显微组织分析,结合断口形貌分析、齿形齿向分析对齿轮断齿原因进行失效分析。结果表明,齿根圆角表层非马氏体组织深度不符合技术要求,但非本次断齿的主要原因。齿轮断齿根本原因为齿根次表面存在大尺寸氧化物夹杂,在试验持续受力过程中以该夹杂为疲劳源发生鱼眼状疲劳断裂。     

柴油发电机连杆断裂失效研究

对工作了7200 h柴油发电机组断裂连杆进行了化学成分分析、断口观察、金相组织和力学性能检验.结果表明,连杆属于疲劳断裂,断裂失效主要由折叠裂纹引起.     

大型立磨行星轮系故障分析与解决方法

行星轮系是大型立磨中的关键组成部分,其故障分析对立磨的全寿命服役性能至关重要。本文针对大型立磨行星轮系使用过程中出现的故障进行了分析,通过宏观检验、显微分析以及有限元分析相结合的方法明确了行星轮系故障的失效机理。结果表明:接触疲劳是导致行星轮系中行星轮内壁断裂的主要成因。进一步分析了行星轮壁厚对齿根应力的影响,验证了行星轮疲劳微裂纹产生的生成原因。最后提出了行星轮断裂的预防方法,改进了行星轮系的设计和可靠性。     

某型号前轴疲劳试验及结果分析

为测试前轴的疲劳寿命,采用台架试验装置对某型号汽车前轴进行了试验,仅运行19.9万次就发生断裂。通过对断口的观察分析、断口部位的金相分析、硬度检测等方式,确定了前轴的失效模式,并对其断裂失效原因进行了分析。研究结果表明:汽车前轴的断裂性质为疲劳断裂,裂纹源起源于锻件飞边表面,该处存在较明显的沟槽;锻件表面的加工沟槽形成的附加应力集中是造成前轴疲劳断裂的主要原因;加工沟槽可能由于切边模的磨损而产生,因此切边模刃口需及时修整。     

Fatigue fracture analysis of gear teeth using XFEM

Gear teeth in gear transmission systems suffer seriously from fatigue failure during service. In this work, a 2D double-tooth model was constructed with periodic boundary conditions. The fatigue fracture behavior of gear teeth was analyzed using the extended finite element method (XFEM), with emphases on the impacts of initial crack geometries and cyclic load factors. The results suggested that the shortest fatigue life is expected for 0° orientation cracks initiating at the maximum principal stress. Cracks that initiate closer to the bottom land of gear tooth are relatively safe. Moreover, to evaluate the fatigue load conditions, load ratio, load range, and mean load should be all taken into considerations. Further XFEM simulation for material selection was performed to guide the gear design. Among various material parameters, the material constant C and tensile strength are the most significant ones in determining the fatigue life.     

圆角半径对输出轴断裂的影响研究

在试验过程中输出齿轮轴发生断裂,断面磨损严重。本研究先对该轴的断裂失效进行了分析,确定断裂性质为旋转弯曲高周疲劳,理化检测指标符合图纸要求,而圆角半径实测数据比设计要求小。为了查找疲劳失效原因,对实测圆角半径和设计要求圆角半径所造成的应力集中进行应力计算,得到不同圆角半径对应的实际旋转弯曲疲劳极限强度,发现该输出轴断裂处的实际旋转弯曲疲劳极限强度比设计要求降低了一半。在工作载荷作用下实际旋转弯曲疲劳强度的降低,使该输出齿轮轴的实际疲劳寿命相比设计寿命大大降低,导致该输出齿轮轴工作中提前失效。     

空压机活塞杆断裂分析

利用光学显微镜与扫描电镜对失效的空压机活塞杆的组织与断口进行了分析。结合力学性能测试结果得出，活塞杆失效属于疲劳断裂。造成疲劳断裂的原因是活塞杆存在较多未溶铁素体及加工时刀痕过深形成较大的应力集中。     

气象卫星减压器膜片开裂原因分析

用于气象卫星的减压器膜片,在地面测试过程中发现开裂,材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、直读光谱仪和显微硬度仪等手段对失效膜片进行了化学成分,金相组织及形貌进行了分析测试。结果表明：膜片的开裂性质为共振所致的双向弯曲疲劳开裂,其开裂原因是由于膜片发生了共振,且膜片材料中的脆性夹杂物由于存在应力集中在共振中产生微裂纹,形成疲劳裂纹源并扩展导致膜片发生了疲劳开裂。