齒式聯(lián)軸器齒材料和使用分析
齒式聯(lián)軸器選用什么材質?
齒輪是依靠本身的結構尺寸和材料強度來承受外載荷的,這就要求材料具有較韌性和;由于齒輪形狀復雜,齒輪精度要求高,還要求材料工藝性好。
常用材料為鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。
一、鍛鋼
根據(jù)齒面硬度分為兩大類
HB<350時,稱為軟齒面
H8>350時,稱為硬齒面
l.齒面硬度 HB<350
工藝過程:鍛造毛坯→正火--粗車→調質、精加工
常用材料;45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB
特點:
具有較好的綜合性能,齒面具有較和硬度,齒芯具有較好韌性。
熱處理后切齒精度可達8級 。
制造簡單、經(jīng)濟、,對精度要求不高 。
2.齒面硬度 HB>350
采用中碳鋼時:
工藝過程:鍛造毛坯→?;智小{質→精切→高、中頻淬火→低溫回火→珩齒或研磨劑跑合、電火花跑合。
常用材料:45、40Cr、40CrNi 。
特點:
齒面 HRC=48-55,接觸,好。
齒芯保持調質后的韌性,能力好,承載能力較高。
精度下降半數(shù),可達7級精度。
適用于大量生產(chǎn),如:汽車、機床等中速中載變速箱齒輪。
采用低碳鋼時:
鍛造毛坯→?;智小{質→精切→滲碳淬火→低溫回火→磨齒。達6級、7級。
常用材料;20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo 。
特點:
齒面硬度,承載。
芯部韌性好, 。
適合于高速、重載、過載傳動或結構要求緊湊的場合,機車主傳動齒輪、航空齒輪。
二、鑄鋼
當齒輪直徑d〉400mm,結構復雜,鍛造有困難時,可采用鑄鋼 。
材料ZG45.ZG55,正火處理。
常化,調質。
三、鑄鐵
抗膠合及抗點蝕,但抗沖擊差。
適合工作平穩(wěn),功率不大低速或尺寸較大形狀復雜時用。能在缺油條件下工作,適于開式傳動。
經(jīng)過對損壞的內外齒進行切割取樣后金相分析:材料為42CrMo;齒表面無淬硬層組織,表面至心部金相組織均為回火索氏體和少量鐵素體,并存在帶狀偏析;內齒表面硬度為22.8~31.9HRC,外齒表面硬度為32~39HRC??梢姾驮O計圖紙上采用退火熱處理是一致的。
從損壞件可見,內外齒套邊緣都存在5mm 的齒還未磨損,結合安裝圖紙可以判斷,聯(lián)軸器未產(chǎn)生軸向竄動現(xiàn)象,其安裝間隙1mm是合理的。齒面磨損是逐步擴散的,剩余的齒長可判斷在接觸齒面雖損壞但還能承受145kN·m 的傳動力矩時,F(xiàn)5 啟動時可能會有負荷輕微變化,但當機組建張啟動后卻能夠正常生產(chǎn)。由于齒面是逐漸磨損的,未承受350%設定值的異常負載,因此剪切螺栓未發(fā)生剪斷現(xiàn)象。
由于聯(lián)軸器上裝有罩,日常檢查只能通過觀察孔檢查剪切螺栓,對于啟動時的異常難以發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過溯源,現(xiàn)場維護采用EP1 潤滑脂,補油脂記錄正常,而且在一年前的年修中進行過一次拆檢,據(jù)反映當時目測未見任何異常,可見,對于聯(lián)軸器本身的日常維護是正常的。通過調閱生產(chǎn)工藝參數(shù),雖然發(fā)生在和F5 機架相關的斷帶次數(shù)較多,2012 年月均約2.6 次,但全年傳動力矩超出正常工作力矩兩次,主要為生產(chǎn)不銹鋼和高強鋼時,轉矩為150.2kN·m,為正常工作力矩143.3kN·m的1.048 倍,滿足正常使用要求。對齒式聯(lián)軸器馬達側和減速箱側進行標高復測,標高偏差(馬達側低hδmax=2.5mm,因此在聯(lián)軸器長度lcouple=8145mm 內,計算偏差角度為0.2°,在估算偏差采用估算方法,根據(jù)經(jīng)驗,當安裝偏差角為0.2°時,系數(shù)下降30%;當存在少量潤滑不良工況時,可選取系數(shù)0.85,綜合考慮影響因素,工況系數(shù)應該選取δmin≥1/(1-30%)×0.85 以上為佳??梢?,目前的設計對于正常使用是基本的,但對于軋制不銹鋼和高強鋼等工況較多的情況,如能對齒面進行的硬化處理,對于抗磨損和提高其壽命是有好處的。