Page 67 - 理化检验-物理分册2025年第四期
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李 明，等：压缩机齿轮轴端齿盘断齿原因
图 9 断裂轴端齿的晶粒度检验结果
表4 断裂轴端齿的非金属夹杂物检验结果 级
A B C D 图 10 齿轮轴端齿盘及单齿的受力分析结果
项目 DS
细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 时拉杆的强度、刚度设计合理，因此中心拉杆的松弛
实测值 1.0 0.5 0 0 0 0 1.0 0 0 是由装配预紧力不足造成的。
企业标
≤2.0 3 结论与建议
准值
该轴端齿的断裂性质为微动疲劳断裂。服役时，
一定的轴向预紧力，使两个端齿盘相互啮合来传递
装配预紧力不足使5级叶轮侧的中心拉杆发生松弛，
转速和扭矩。该压缩机在停机检修时，除 5级叶轮
导致齿面发生微动磨损，裂纹起源于微动磨损形成
侧的轴端齿断裂外，其他各级轴端齿的齿面均未发
的麻坑处，在交变载荷作用下，麻坑处产生应力集
现裂纹，且齿形完好，说明轴端齿的齿形参数及中心 中，引起疲劳裂纹的萌生和扩展，最终导致轴端齿断
拉杆的强度、刚度在设计上是合理的，齿面偏载与拉
裂。轴端齿的硬度超出标准上限对疲劳裂纹的萌生
杆和齿形的设计无关。由端齿副的连接结构可判断， 与扩展具有一定的促进作用。
齿面偏载是由中心拉杆松弛造成的。
建议在转子装配时，严格按照中心拉杆的预紧
齿轮轴端齿盘在服役时，主要承受轴向预紧力 力操作规程对端齿副进行预紧，防止转子在高速运
F 和扭矩M a ，将预紧力F a 在单齿承载侧上的作用 转过程中产生间隙。调整齿轮轴的热处理工艺，使
a
力F和由扭矩M a 产生的扭力Q分解为沿齿面方向
轴端齿的强度、硬度控制在设计要求范围内。对压
缩机转子的振动值加强监测，从监测信号中预测中
的F t 、 Q t 和沿齿面法向的F n 、 Q n ，正常工况下F t ≥Q t
可保证端齿副不脱齿，齿轮轴端齿盘及单齿的受力 心拉杆或端齿副的接触故障，并定期做好检修维护，
分析结果如图10所示。中心拉杆发生松弛，会造成
以防止发生设备失效事故。
转子不平衡并产生振动，使轴端齿在接触应力、扭转
应力及振动应力形成的交变载荷下服役。中心拉杆 参考文献：
的松弛，会使F t 不断减小，导致齿面产生微小间隙，
[1] 孙明正．船用柴油机曲轴连杆断裂原因[J]．理化检验（物
正梯形收缩齿形齿面的外端接触间隙小于内端，造
理分册），2023，59(5)：52-54．
成齿面外端接触应力过大，使轴端齿发生偏载现象。 [2] 张涛，谢利明，乔欣，等．基于压接质量考虑的架空
5级叶轮侧中心拉杆的拉伸性能符合企业标准要求， 地线断裂原因分析[J]．理化检验(物理分册)，2020，
可排除因材料拉伸性能不合格造成的拉杆松弛，同 56(2)：31-34．
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