齒輪箱軸斷裂分析

2005年在香港一個使用僅僅只有一年半的齒輪箱軸突然發(fā)生斷裂。5臺同型號同時投入使用的就有兩臺出現(xiàn)了斷裂，
而且都在同一位置。廠家更換5臺同樣型號的新軸結(jié)果不到一年半又出現(xiàn)斷裂了。
大家看看圖1和圖 2這兩個齒輪軸的圖紙，對比下您能看出哪張圖有問題，是在第幾軸的什么位置會容易出現(xiàn)斷裂?

JIRONGLUN 發(fā)表于 2016-3-9 10:37
由圖看，改進(jìn)后2軸除了加粗以外，將與1號軸上的嚙合齒輪移到邊上，離支承點(diǎn)更近，減少了2號軸的彎曲扭矩， ...

是的! 您說的對。怎樣改進(jìn)和完善設(shè)計，我們只能給廠家提個建議，怎麼做由生產(chǎn)廠家自己考慮吧。
我是想通過這個案例告訴我們做探傷的同仁，應(yīng)該在這方面多學(xué)習(xí)點(diǎn)機(jī)械常識，因為對我們在做檢測時會有很大的幫助。

由圖看，改進(jìn)后2軸除了加粗以外，將與1號軸上的嚙合齒輪移到邊上，離支承點(diǎn)更近，減少了2號軸的彎曲扭矩，也是成功的重要原因之一。

圖1第二根

好像圖1的2號軸的直徑有問題；再者，齒輪的位置設(shè)置要考慮扭矩（剪力）和彎矩（彎曲應(yīng)力），使單元體上的最大拉應(yīng)力小于材料許用應(yīng)力。
不敢確定。

liuhonghui 發(fā)表于 2016-3-6 12:39
好像圖1的2號軸的直徑有問題；再者，齒輪的位置設(shè)置要考慮扭矩（剪力）和彎矩（彎曲應(yīng)力），使單元體上的最 ...

liuhonghui 先生您的判斷正確。圖1的設(shè)計是有問題的。因為第2軸的軸徑比第1軸的軸徑還小，這是不合理了。就像人體結(jié)構(gòu)一樣，從腳腕關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和到大腿的髖關(guān)節(jié)，一定是從小到大的，否則人體是無法站穩(wěn)和容易折斷的。
齒輪箱軸也應(yīng)該一樣，因為軸徑的大小與其所承受的扭矩(應(yīng)力)的大小是成正比，正常的設(shè)計應(yīng)該是遂級增大。但是，在圖1中很明顯看到第2級的軸徑卻比第1級的軸徑要小，第2軸所受的扭矩(應(yīng)力)遠(yuǎn)大於第1軸徑，所以軸徑小了就無法承受過大的扭矩(應(yīng)力)，就容易產(chǎn)生疲勞斷裂。
我問廠家代表為什麼這樣設(shè)計，他說這是： "Special   design !  Special   material  ! " 我就對他不客氣地說那就是： " Special   cracking ! "
5臺同型號的齒輪箱軸，只使用了一年半就斷了一臺和被我檢測出一臺有裂紋的，5臺就有2臺出事。廠家答應(yīng)免費(fèi)更換了5臺並且在第二軸臺階的圓弧位置做了一個噴丸處理說沒事了，我是不同意的。結(jié)果同樣是使用一年半後又出現(xiàn)斷裂了，這回用戶不敢再用了，全部更換其他廠家的齒輪箱了。
注意：我所說的軸徑大小是指軸與軸的齒輪吻合處的直徑大小，如圖中紅色框圈住的位置。
圖2是一個正常的設(shè)計是沒有問題的。
我的另一客戶要求我將他們公司70臺齒輪軸全部進(jìn)行NDT檢測，但是我看了如圖2的圖紙後，我告訴他不用做，因為設(shè)計合理。10年過去了從未發(fā)生斷軸事故，而且我將這種看法推廣到其他碼頭岸吊齒輪箱軸，也一樣沒有發(fā)生斷軸事故，這就更加證明我的判斷是正確的。
圖3、4、5是斷裂的第2軸。

向前輩們致敬！

又漲知識了，謝謝黃老師！

學(xué)習(xí)了

受教。。。。