工程机械减速机齿轮失效原因分析

工程机械减速机齿轮失效原因分析

某工程机械减速机齿轮发生了失效。为了探究齿轮失效的原因，对失效齿轮进行了解剖。并采用直读光谱仪、摆锤式冲击试验机、拉伸试验机、洛氏硬度计、显微硬度计及金相显微镜等设备，进行了成分、组织及力学性能检测，并对热处理工艺进行了分析。

结果表明：失效齿轮的化学成分满足20CrMnTi材料的要求；失效齿轮心部预备热处理不合适，强度达不到标准要求；渗碳热处理使齿面部位达到了硬度及渗碳深度的要求，但渗碳不均匀，齿轮侧面硬度达不到要求。齿轮侧面硬度低和耐磨性差是失效的主要原因。

减速机在使用过程中，过早地出现了振动、噪声等，影响了正常的使用。为了解决这一问题，技术人员对该减速机进行了拆解，发现二级行星齿轮存在齿面磨损及塑性变形的问题。在此情况下，只能更换二级行星轮。为了从根源上解决齿轮失效的问题，对该失效齿轮进行了一系列的检验与分析，包括成分分析、金相检验、力学性能分析等。

1试验方法与设备

本文以失效齿轮为研究对象，从齿轮材料与性能进行分析，找到齿轮失效的根本原因。检测试样的取样位置应满足试验要求，且具有代表性，各试样的取样位置如图1所示。

采用直读光谱仪对齿轮材料成分进行分析，并与GB/T3077-1999《合金结构钢》中20CrMnTi材料成分进行对比；采用摆锤式冲击试验机检测材料的冲击韧性，试样为10mm×10mm×55mm的标准U型缺口试样；采用100kN电子拉伸试验机检测材料的强度；采用洛氏硬度计与显微硬度计检测材料的硬度及有效硬化层深度；采用倒置式金相显微镜检测材料的组织。

2试验结果与分析

2.1失效齿轮化学成分分析

经检测，失效齿轮的化学成分如表1所示，与GB/T3077-1999《合金结构钢》中20CrMnTi材料成分进行比对，发现失效齿轮的化学成分达到了要求。