Page 62 - 理化检验-物理分册2024年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202404011

船用齿轮箱中齿轴断齿原因

胡前城 , 周 俊 , 李 兵 2

2
1

( 1. 海军装备部驻上海地区第十一军事代表室, 上海 200129 ; 2. 沪东重机有限公司, 上海 200129 )

摘 要: 针对船用齿轮箱中齿轴断齿事故, 采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电镜和能谱分析、
夹渣, 且
硬度测试和金相检验等方法分析了断齿原因。结果表明: 中齿轴齿部次表面存在 Al 2O 3
齿轮在工作时存在交变应力, 使齿轮萌生微裂纹, 微裂纹进一步疲劳扩展, 最终导致齿轮断裂。
夹渣; 交变应力; 硬度梯度

关键词: 齿轴; 疲劳断裂; Al 2O 3

中图分类号: TG115.2 ; TB31 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 04-0046-03

Causesof g earshaftfractureinmarine g earbox

,
1
HUQ ianchen g ZHOUJun , LIBin g 2
2

( 1.The11thMilitar yRe p resentativeOfficeoftheNavalE q ui p mentDe p artmentinShan g hai , Shan g hai200129 , China ;

2.Hudon gHeav yMachiner yCo. , Ltd. , Shan g hai200129 , China )

Abstract : Aimin g atthetoothfractureaccidentofthemiddle g earshaftin themarine g earbox , thecausesof

thetoothfracturewereanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , scannin g

electronmicrosco py andener gy s p ectrumanal y sis , hardnesstestandmetallo g ra p hicexamination.Theresultsshow

thattherewasAl 2O 3sla g onthesubsurfaceofthemiddle g earshaft , andthealternatin g stressexistedinthe g ear

durin go p eration , whichcausedthe microcrackstoinitiateintheg ear , andthe microcracksfurtherfati g ue

ex p anded , eventuall y leadin g tothefractureofthe g ear.

Ke y words : earshaft ; fati g uefracture ; Al 2O 3sla g ; alternatin g stress ; hardness g radient

g
某船用齿轮箱在运行时发生中断, 停机拆解后 磨损等现象。
发现齿轮中齿轴断齿, 其材料为 18CrNiMo7-6 , 主
要生产工艺为: 锻造→滚齿→热处理→磨齿→酸洗,
其渗碳处理要求参照ISO6336-5 : 2016 《 正齿轮和

斜齿轮载荷能力的计算 第5部分: 材料的强度和质
量》 MQ 级。笔者采用宏观观察、 化学成分分析、 扫
描电镜( SEM ) 和能谱分析、 硬度测试和金相检验等
方法分析了齿轮断齿的原因, 以防止该类问题再次
发生。
图1 中齿轴宏观形貌
1 理化检验 截取中齿轴的断齿部位, 断口宏观形貌如图2所
1.1 宏观观察 示。由图2可知: 扩展区可见疲劳贝壳纹, 收敛方向
中齿轴宏观形貌如图1所示。由图1可知: 该 指向裂纹源区。裂纹扩展方向如图2中箭头所示。
中齿轴有1条断齿, 其他部位的齿均无开裂或严重 中齿轴断裂部位齿面宏观形貌如图 3 所示。
根据裂纹源位置以及分叉法原理可以绘制出整个
断齿的裂纹扩展方向, 如图 3 中黄色箭头所示。
中齿轴断裂性质为疲劳断裂, 裂纹起源于齿部位
收稿日期: 2024-02-19
作者简介: 胡前城( 1994- ), 男, 硕士, 主要从事理化检验工作
次表面。

通信作者: 周 俊, 1172943349@ qq .com
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