Page 80 - 理化检验-物理分册2023年第七期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202307017

双联行星轮断齿原因

高彬科, 张 弛, 王 群, 梁会雷, 李平平

( 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司, 常州 213011 )
摘 要: 某型矿车电动轮上的双联行星轮在运行过程中发生断裂。采用宏观观察、 扫描电镜分
析、 金相检验、 硬度测试等方法分析了该行星轮断裂的原因。结果表明: 行星轮断齿处呈典型的疲

劳断裂特征; 裂纹源位于距离齿根次表面约2mm 位置, 裂纹源处存在平行于齿宽方向的大尺寸纺
锤形氧化铝夹杂物, 裂纹从该处萌生并扩展, 最终导致行星轮发生断裂。

关键词: 行星轮; 疲劳断裂; 氧化铝夹杂; 有效硬化层

中图分类号: TB31 ; TG156.34 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 07-0064-04

Reasonofdouble p lanetar yg earbrokenteeth

GAOBinke , ZHANGChi , WANGQ un , LIANGHuilei , LIPin gp in g

( CRRCQishu y anInstituteCo. , Ltd. , Chan g zhou213011 , China )

Abstract : Thedoublep lanetar yg earontheelectricwheelofacertaint yp eofminin gcarbrokedurin g

o p eration.Thereasonforthefractureofthep lanetar yg earwasanal y zedusin g methodssuchas macrosco p ic

observation , scannin g electronmicrosco py anal y sis , metallo g ra p hicexamination , andhardnesstestin g .Theresults

showthatthet yp icalfati g uefracturecharacteristicswereobservedatthebrokenteethofthep lanetar yg ear.The

cracksourcewaslocateda pp roximatel y 2mmfromthesubsurfaceofthetoothroot.Therewasalar g e-sizeds p indle

sha p edaluminainclusionp aralleltothetoothwidthdirectionatthecracksource , wherethecrackinitiatedand

ex p anded , ultimatel y ledto g earfracture.

Ke y words : lanetar yg ear ; fati g uefracture ; aluminasla g inclusion ; effectivehardenin g la y er
p
齿轮是重要传动部件, 广泛应用于汽车、 船舶等 免该类问题再次发生。
领域, 在服役过程中主要承受齿根弯曲和齿面啮合
两种类型的载荷。齿轮结构如图1所示, 其中齿根
弯曲是指齿条在啮合过程中可近似为一个小的悬臂
梁, 齿根部位将承受最大的弯矩 [ 1-2 ] ; 齿面啮合是指
齿轮在传动过程中, 次表层承受着周期性的赫兹应
力作用。齿轮较为常见的失效形式有齿根弯曲疲
劳、 齿面接触疲劳、 齿面磨损、 电蚀、 偏载、 点蚀、 折
齿、 变形等 [ 3-7 ] 。
某双联行星轮在运行过程中发生断裂, 行星轮
的材料为 18CrNiMo7-6 钢, 热处理工艺为渗碳淬 图1 齿轮结构示意

火, 累计运行时间仅为3000h 。笔者采用一系列理 1 理化检验
化检验方法对该行星轮断齿的原因进行分析, 以避
1.1 宏观观察
断裂行星轮的宏观形貌如图2所示, 可见除断
收稿日期: 2023-03-22
作者简介: 高彬科( 1984- ), 男, 学士, 高级工程师, 主要从事供 齿部位外, 齿条完好无损, 未见异常; 断齿处包括两
个几乎垂直的断口, 分别为裂纹沿齿底径向扩展形
应链管理工作, g aobinke. q s@crrc g c.cc
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