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齿式联轴器齿材料和使用分析

2019-07-29 11:22:06

齿式联轴器选用什么材质?

齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的,这就要求材料具有较高强度韧性和;由于齿轮形状复杂,齿轮精度要求高,还要求材料工艺性好。

常用材料为锻钢、铸钢、铸铁。 

一、锻钢 

根据齿面硬度分为两大类 

HB<350时,称为软齿面 

H8>350时,称为硬齿面 

l.齿面硬度 HB<350 

工艺过程:锻造毛坯→正火--粗车→调质、精加工 

常用材料;45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB 

特点: 

具有较好的综合性能,齿面具有较高强度和硬度,齿芯具有较好韧性。 

热处理后切齿精度可达8级 。

制造简单、经济、生产率高,对精度要求不高 。

2.齿面硬度 HB>350 

采用中碳钢时: 

工艺过程:锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→高、中频淬火→低温回火→珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。 

常用材料:45、40Cr、40CrNi 。

特点: 

齿面硬度高 HRC=48-55,接触强度高,好。 

齿芯保持调质后的韧性,耐冲击能力好,承载能力较高。 

精度下降半数,可达7级精度。 

适用于大量生产,如:汽车、机床等中速中载变速箱齿轮。 

采用低碳钢时: 

锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→渗碳淬火→低温回火→磨齿。达6级、7级。 

常用材料;20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo 。

特点: 

齿面硬度,承载能力强。 

芯部韧性好,耐冲击 。

适合于高速、重载、过载传动或结构要求紧凑的场合,机车主传动齿轮、航空齿轮。 

二、铸钢 

当齿轮直径d〉400mm,结构复杂,锻造有困难时,可采用铸钢 。

材料ZG45.ZG55,正火处理。

常化,調质。 

三、铸铁 

抗胶合及抗点蚀能力强,但抗冲击差。 

适合工作平稳,功率不大低速或尺寸较大形状复杂时用。能在缺油条件下工作,适于开式传动。

经过对损坏的内外齿进行切割取样后金相分析:材料为42CrMo;齿表面无淬硬层组织,表面至心部金相组织均为回火索氏体和少量铁素体,并存在带状偏析;内齿表面硬度为22.8~31.9HRC,外齿表面硬度为32~39HRC。可见和设计图纸上采用退火热处理是一致的。

从损坏件可见,内外齿套边缘都存在5mm 的齿还未磨损,结合安装图纸可以判断,联轴器未产生轴向窜动现象,其安装间隙1mm是合理的。齿面磨损是逐步扩散的,剩余的齿长可判断在接触齿面虽损坏但还能承受145kN·m 的传动力矩时,F5 启动时可能会有负荷轻微变化,但当机组建张启动后却能够正常生产。由于齿面是逐渐磨损的,未承受350%设定值的异常负载,因此剪切螺栓未发生剪断现象。

由于联轴器上装有罩,日常检查只能通过观察孔检查剪切螺栓,对于启动时的异常难以发现。经过溯源,现场维护采用EP1 润滑脂,补油脂记录正常,而且在一年前的年修中进行过一次拆检,据反映当时目测未见任何异常,可见,对于联轴器本身的日常维护是正常的。通过调阅生产工艺参数,虽然发生在和F5 机架相关的断带次数较多,2012 年月均约2.6 次,但全年传动力矩超出正常工作力矩仅有两次,主要为生产不锈钢和高强钢时,转矩为150.2kN·m,为正常工作力矩143.3kN·m的1.048 倍,完全满足正常使用要求。对齿式联轴器马达侧和减速箱侧进行标高复测,标高偏差(马达侧低hδmax=2.5mm,因此在联轴器长度lcouple=8145mm 内,计算偏差角度为0.2°,在估算偏差采用估算方法,根据经验,当安装偏差角为0.2°时,系数下降30%;当存在少量润滑不良工况时,可选取系数0.85,综合考虑影响因素,工况系数应该选取δmin≥1/(1-30%)×0.85 以上为佳。可见,目前的设计对于正常使用是基本的,但对于轧制不锈钢和高强钢等工况较多的情况,如能对齿面进行的硬化处理,对于抗磨损和提高其寿命是有好处的。