桥式起重机大车行走机构减速机高速轴断裂失效分析

1、桥式起重机大车行走机构减速机高速轴断裂失效分析 事故与缺陷分谚悫 壤露万明辉 攀枝花市特种设备监督检验所摘 要 通过对高速轴的断口宏观形貌,强度计算,减速机润滑油使用情况、减速机、电机底座安装位置因素等原因进行分析,找出了高速轴断裂的原因,并提出了处理措施。关键词 减速机 高速轴 断裂 , , , ,.攀枝花某矿山企业选矿厂粗破车间 / 桥式起尽管由于摩擦断口已经破坏,但仍然可以看出:重机,大车行走机构减速机底座位于主梁腹板上,电 主要的损伤断口并非在一个平面上,断口表面有较明机机座位于大车走台上。 年 月位于司机室侧的大显的贝壳状花样,属于典型的疲劳断裂。断口由疲劳车行走机构减速机高速轴在发

2、生断裂,年 月, 裂源区、裂纹扩展区和瞬间断裂区三个区域组成。仔又是司机室侧的大车行走机构减速机高速轴再次断 细观察断口裂纹源区,其表面较平坦。裂纹扩展区贝裂。为了弄清高速轴断裂的原因,对减速机轴进行失 纹线比较扁平。瞬间断裂区在裂源的对面,呈椭圆效分析。 形,断口形貌为纤维状,断口瞬断区域较小、较圆约占整个断口面积的 / 。此外减速器高速轴键槽塑性变形,键槽变宽,表面不平整。减速机轴断口宏观形貌分析两次减速机高速轴断裂,断裂面如图所示。 断裂高速轴强度及疲劳核算鉴于该起重机大车行走机构另一侧减速机高速轴从未断过,断轴侧减速机底座与腹板联结处,曾发生过腹板母材裂纹现象,而大车行走机构两侧的减速

3、机同一型号,一同更新的,而这侧减速机高速轴断了后,起重机还因工作原因,靠单边大车运行机构运行了天,说明减速机及其轴没有质量问题,故未对高速轴进行相关物理、化学分析,同时也说明大车电机功率富余较大。图 高速齿轮轴断裂位置示意图大车运行机构电机型号为 ? ,功率事敌与缺略分祈为,转速为/ ;减速器型号为 , . . ;速比为 ,起重机总重量,小车重量. . : . ,转动惯量: . . 。等。因攀枝花地区风本身不大,而该起重机所在位置,风也不大,故上述计算的功率足以够该起重机大. 减速机传递功率车运行,虽然厂家选择的是 台 电机,实际是不. . 大车运行总的摩擦阻力节能及对电网不利。摩擦总阻力矩:

4、故以 .为减速机轴传递的功率。:. 强度校核计算断轴示意图如图 所示。当满载时的运行阻力矩: . 奄? 一 ?运行摩擦阻力: 截面?一 一 一 一 。 一 一万 .图 断轴示意图. . 运行时的风阻力轴材质:钢调质处理经计算总有效面积: .轴上齿轮的参数为:起. . ., ,。 货物有效面积:查表按载重量估算面积得 . . 按弯扭合成强度条件计算 . 轴的主要结构尺寸轴上零件位置及外载荷和支反货. 力的作用位置均已经确定,则轴上载荷可以求得,因 . . 而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。计总运行阻力:算步骤如下:摩 . . . 做出轴的计算简图:即力学模型如图 所示:电动机的选择与计

5、算,电动机的静功率:计算齿轮受力,分度圆直径:脚 一, . 一起重采用两个电机驱动,所以单个电动机的功率转矩:为: . . . 力 对于桥架类型起重机的大、小车运行机构可按下式初选电动机:齿轮切向力: ./ 竿 .式中: ?考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数。室外工作的起重机,常取 齿轮径向力:露帽 事故与缺略分祈/ ./ .垂直平面弯矩如图 所示。齿轮轴向力:截面:/. 。 , . : .绘制轴的受力简图 如图 所示。截面:计算支承反力如图 及 所示合成弯矩如图所示。截面: 一 . .?/. .截面:越一 一 绘制转矩图 所示,转矩:. 一.绘制当量弯矩如图 所示。双向运转,转矩. .

6、为对称循环, 截面:一 .焉、曲 , 夼一 . 图 轴的计算简图截面水平平面 . /? ? ? ? 一 .校核 截面 查表 ? 有 ;表? 有: . 垂直平面:. / .强度够。. . 精确计算 安全系数校核计算 截面绘制弯矩图。水平平面弯矩如图 所示见图截面:按疲劳强度条件进行精确计算式: . / . 截面:事古【与缺略分祈式中:.只考虑弯矩作用时的安全系数一? ?只考虑扭矩作用时的安全系数 . 计算通过。通过对减速器高速轴的受力分析,并对该轴的?按疲劳强度计算的许用安全系数,见表。强度、疲劳进行了计算,通过计算认为该轴的强表 疲劳强度选取的安全系数度、疲劳等均满足要求,即减速机高速轴设计不

7、存在问题。选 取 条 件 . 载荷确定精确,材料性质均匀断裂原因分析. . 载荷确定不够精确,材料性质不够均匀. . 载荷确定不精确,材料性质均度较差. 润滑油使用不合理因该起重机大车行走机构减速机采用的是型一 一织立式安装的减速机,在攀枝花地区应使用中负荷工业据文献 ,查表 ?得:齿轮油,而实际使用的是 润滑脂。立式安装的减 ;? ; ;速机容易存在润滑油润滑不到位于减速机上部的齿轮取. ;. ;及齿轮轴,这种供油不足或不充分的润滑一方面可能根据表 ? 计算对齿轮与齿轮轴及齿轮轴与轴承产生严重磨损,造成 . : . 高速轴与轴承间隙过大,在运行中会使减速机产生剧查表 ? 得:烈的振动,振动过程中在高速轴靠近轴承处等处因应力集中导致疲劳裂纹导致轴断裂;另一方面也可引起. ;. ;高速轴的过分摩擦所产生的局部过热到高温,这种高温足以引起变色和过时效,或使钢的几微米厚表面层查表得:重新淬火,出现白层。这还对疲劳性能有不利影响, . ;. ;损伤的表面容易产生疲劳裂纹,加剧高速轴的断裂。查表得:. ; . 减速机、电机底座安装位置因素减速机底座因位于主梁腹板上,且与主梁减速机底座