齒輪箱軸斷裂分析

2005年在香港一个使用仅仅只有一年半的齿轮箱轴突然发生断裂。5台同型号同时投入使用的就有两台出现了断裂，
而且都在同一位置。厂家更换5台同样型号的新轴结果不到一年半又出现断裂了。
大家看看图1和图 2这两个齿轮轴的图纸，对比下您能看出哪张图有问题，是在第几轴的什么位置会容易出现断裂?

JIRONGLUN 发表于 2016-3-9 10:37
由图看，改进后2轴除了加粗以外，将与1号轴上的啮合齿轮移到边上，离支承点更近，减少了2号轴的弯曲扭矩， ...

是的! 您說的對。怎樣改進和完善設計，我們只能給廠家提個建議，怎麼做由生產廠家自己考慮吧。
我是想通過這個案例告訴我們做探傷的同仁，應該在這方面多學習點機械常識，因為對我們在做檢測時會有很大的幫助。

由图看，改进后2轴除了加粗以外，将与1号轴上的啮合齿轮移到边上，离支承点更近，减少了2号轴的弯曲扭矩，也是成功的重要原因之一。

图1第二根

好像图1的2号轴的直径有问题；再者，齿轮的位置设置要考虑扭矩（剪力）和弯矩（弯曲应力），使单元体上的最大拉应力小于材料许用应力。
不敢确定。

liuhonghui 发表于 2016-3-6 12:39
好像图1的2号轴的直径有问题；再者，齿轮的位置设置要考虑扭矩（剪力）和弯矩（弯曲应力），使单元体上的最 ...

liuhonghui 先生您的判斷正確。圖1的設計是有問題的。因為第2軸的軸徑比第1軸的軸徑還小，這是不合理了。就像人體結構一樣，從腳腕關節、膝關節和到大腿的髖關節，一定是從小到大的，否則人體是無法站穩和容易折斷的。
齒輪箱軸也應該一樣，因為軸徑的大小與其所承受的扭矩(應力)的大小是成正比，正常的設計應該是遂級增大。但是，在圖1中很明顯看到第2級的軸徑卻比第1級的軸徑要小，第2軸所受的扭矩(應力)遠大於第1軸徑，所以軸徑小了就無法承受過大的扭矩(應力)，就容易產生疲勞斷裂。
我問廠家代表為什麼這樣設計，他說這是： "Special   design !  Special   material  ! " 我就對他不客氣地說那就是： " Special   cracking ! "
5台同型號的齒輪箱軸，只使用了一年半就斷了一台和被我檢測出一台有裂紋的，5台就有2台出事。廠家答應免費更換了5台並且在第二軸台階的圓弧位置做了一個噴丸處理說沒事了，我是不同意的。結果同樣是使用一年半後又出現斷裂了，這回用戶不敢再用了，全部更換其他廠家的齒輪箱了。
注意：我所說的軸徑大小是指軸與軸的齒輪吻合處的直徑大小，如圖中紅色框圈住的位置。
圖2是一個正常的設計是沒有問題的。
我的另一客戶要求我將他們公司70台齒輪軸全部進行NDT檢測，但是我看了如圖2的圖紙後，我告訴他不用做，因為設計合理。10年過去了從未發生斷軸事故，而且我將這種看法推廣到其他碼頭岸吊齒輪箱軸，也一樣沒有發生斷軸事故，這就更加證明我的判斷是正確的。
圖3、4、5是斷裂的第2軸。

向前辈们致敬！

又涨知识了，谢谢黄老师！

学习了

受教。。。。