礦井提升絞車(chē)不僅擔負著(zhù)礦井煤炭提升運輸的主要任勞，而且還承擔人員的運輸工作，旦
減速器齒輪開(kāi)裂造成齒輪斷裂導致提升機失控，對礦井生產(chǎn)和安全將造成嚴重影響。
因此有必要對開(kāi)裂的齒輪進(jìn)行綜合分析，查找造成齒輪開(kāi)裂的原因，以避免事故的發(fā)生。
1.齒圈材料為ZC45，加工后熱壓套裝在齒圈上。嚙合的一對齒輪中的―個(gè)齒輪發(fā)生齒面開(kāi)裂，另―未發(fā)現開(kāi)裂。齒輪開(kāi)裂已穿透整個(gè)齒輪圈，在原過(guò)盈力作用下，裂紋最大張開(kāi)競度約5mm.齒面裂紋有八B、C三條，如所示。從裂紋尺寸和分布情況可確定A裂紋為主裂紋。當A裂紋快速擴展穿透整個(gè)齒面時(shí)，齒間擬合狀態(tài)破壞，與斷齒相鄰的兩個(gè)齒面在傳動(dòng)過(guò)程中被擠壓開(kāi)裂。
2.從裂紋擴展宏觀(guān)形態(tài)可以確定，屬于疲勞斷裂。裂紋疲勞擴展區比較光亮，呈半橢圓形形態(tài)，可隱約觀(guān)察到裂紋擴展過(guò)程中形成的疲勞弧線(xiàn)。裂紋疲勞擴展到一定尺寸后在外力作用下快速擴展，形成過(guò)載斷裂形態(tài)，在疲勞斷裂區邊緣有明顯的裂紋擴展形成的撕裂棱，開(kāi)裂面粗糙，呈清晰的放射狀。
3.在齒根斷裂源區，開(kāi)裂面呈現枯木狀斷裂形態(tài)，其上有許多塊狀碎裂的夾雜物以及二次裂紋；斷口上難以觀(guān)察到明顯的疲勞斷裂形成的疲勞條痕，只在局部晶粒上有類(lèi)似于疲勞條痕的斷裂形態(tài)，在二次裂紋部位可以觀(guān)察到裂紋內有較多的碎塊狀夾雜，兩側晶粒有明顯的摩擦痕跡，斷面邊緣也有明顯的磨損擠壓形態(tài)，局部的微孔深、孔口小2齒輪材料金相組織與性能分析bookmark5為了進(jìn)一步確定齒輪斷裂的原因，在斷裂的齒面不同部位取樣，進(jìn)行金相分析，各部位典型組織形態(tài)如所示。從齒輪輪齒不同部位的金相組織形態(tài)可知，齒輪齒面的組織形態(tài)特征與心部基本相同。組織中有較大的夾雜物和鑄造缺陷。這是導致材料疲勞強度降低的主要因素。
4.齒輪硬度較低，齒面硬度只有HRC3Q與齒輪心部硬度相差不大。尤其齒根硬度偏低，只有HRC25.屬于夾雜脫落導致。
礦井提升機減速器齒輪開(kāi)裂分析以確定，齒輪的斷裂屬疲勞斷裂。導致齒輪早期斷裂的根本原因主要是：面尤其是齒根部位硬度偏低。一方面，齒輪根部要承受齒輪運轉中輪齒嚙合時(shí)的較大彎曲應力；嚙合表面產(chǎn)生較嚴重的磨損和接觸疲勞，形成齒面上的剝落坑，過(guò)程中產(chǎn)生沖擊和較大的振動(dòng)。
(1)能承受這樣的載荷，疲勞裂紋即從輪齒根部形成并擴展；
（2）粗大的鑄態(tài)組織和夾雜物以及鋼中的鑄造缺陷提高了裂紋的擴展速率，導致疲勞裂紋快速擴展，加速了斷裂的過(guò)程；
（3）從齒輪齒面磨損和剝落坑形態(tài)以及斷齒的疲勞區與最后瞬斷區的比例可以看出：齒輪的實(shí)際運行載荷較大，為裂紋的形成和擴展提供了力學(xué)條件。
大量的實(shí)驗表明：承受交變載荷的零件的表面硬度對零件的疲勞寒命有很大影響。本分析中，齒輪表1單齒硬度測試結果輪齒表層硬度與輪齒中心硬度基本相同，而且齒根的硬度還低于齒頂和齒面的硬度，可見(jiàn)該齒輪加工后沒(méi)有進(jìn)行有效的熱處理，即使對表面進(jìn)行了火焰淬火處理，也因淬硬層薄，起不到明顯的改善材料疲勞強度的作用。
關(guān)于金屬組織對疲勞寒命的影響的研究結果比較復雜，缺乏必要的對比數據，但普遍的認為鋼中的缺陷對疲勞強度有較大的影響，這一影響要比對靜載強度的影響大得多，金屬的疲勞極限隨晶粒的增大和缺陷的增多而降低，而疲勞斷裂概率明顯增加。本次斷齒的金相組織粗大，有嚴重的鑄造缺陷和夾雜物，嚴重降低齒輪的疲勞寒命。疲勞裂紋擴展速率與晶粒尺寸呈線(xiàn)性關(guān)系；在疲勞裂紋擴展前沿，夾雜物極易形成微裂紋，加速疲勞裂紋擴展；在疲勞裂紋擴展前沿形成應力集中，使實(shí)際應力水平提高，促進(jìn)裂紋擴展；鋼中的夾雜物和鑄造缺陷導致材料的脆性增大，強度和韌性降低，導致快速的脆性斷裂。
?。?）齒輪的斷裂屬于疲勞斷裂，疲勞裂紋起源于輪齒根部。輪齒根部承受最大的交變應力，當材料疲勞強度不足以承受載荷作用力時(shí)，即發(fā)生疲勞性質(zhì)的
（2）齒輪材料存在較嚴重的組織缺陷，有鑄造缺陷和較大尺寸的夾雜物，這使得材料的疲勞抗力降低。
?。?）齒面硬度相對較低，致使齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中齒面形成嚴重磨損，在接觸應力作用下，齒面形成接觸疲勞損傷。尤其齒根硬度偏低，疲勞抗力低，不足以承受彎曲應力以及齒面損傷形成的振動(dòng)和沖擊載荷作用。
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