斷口分析：齒輪減速機(jī)中的齒輪斷裂成六塊，需進(jìn)行斷口分析，以研究齒輪斷裂類型、性質(zhì)。對斷口用放大鏡宏觀觀察發(fā)現(xiàn)各斷口均無塑性變形痕跡，斷口邊緣齊平；各斷口表面粗糙、裂紋源及裂紋走向清晰；斷齒的斷口裂紋源基本都從齒根處起裂。破碎的齒輪內(nèi)表面有擦傷痕跡及強(qiáng)烈擠壓現(xiàn)象。壓痕大小與滾柱尺寸相吻合，表明該伺服減速機(jī)中的齒輪內(nèi)表面和滾柱發(fā)生擠壓。利用電子顯微鏡對斷口進(jìn)行微觀掃描觀察發(fā)現(xiàn)，斷口從斷裂源區(qū)及斷裂擴(kuò)展區(qū)均未發(fā)現(xiàn)有疲勞斷裂的微觀花樣特征。
經(jīng)過分析，排除疲勞斷裂的可能性，斷裂應(yīng)屬于短時(shí)過載造成的一次性突然脆斷。齒輪減速機(jī)中的齒輪崩裂破碎原因?yàn)槎虝r(shí)過載引起的。過載沖擊破斷是齒輪服役過程中可能遇到的一種破壞形式。由于齒輪所受負(fù)荷在瞬間突然增大，造成嚴(yán)重過載而產(chǎn)生的破斷現(xiàn)象稱之為過載沖擊破斷。挖掘機(jī)推壓、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的齒輪減速電機(jī)發(fā)生這種破斷的幾率較大，由于挖掘機(jī)在挖掘過程中很可能挖到非常堅(jiān)硬的巖石。整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在極短的時(shí)間內(nèi)作用到輪齒上，而使齒輪減速機(jī)中的齒輪受到巨大的沖擊力和扭力。在此情況下輪齒被迅速脆性折斷。在斷裂面上看不到明顯的疲勞裂紋，其斷口形狀大多呈上凸曲線或上凸臺(tái)階形，斷裂面一般較粗糙是典型的脆性斷口。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，齒輪工作過程中產(chǎn)生短時(shí)過載的主要原因是由于滾柱運(yùn)行中首先發(fā)生破碎，碎塊阻塞在主軸與齒輪之間，從而使齒輪減速電機(jī)中的齒輪無法轉(zhuǎn)動(dòng)、卡死。但主動(dòng)齒輪仍然維持運(yùn)轉(zhuǎn)，于是齒輪的某個(gè)齒面，即嚙合齒隨即產(chǎn)生極大壓力強(qiáng)迫齒輪前進(jìn)。因齒根的結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生應(yīng)力集中，受力齒的齒根產(chǎn)生極大的拉應(yīng)力，當(dāng)短時(shí)外力引起的周向拉應(yīng)力大于齒輪材料的斷裂強(qiáng)度時(shí)，就從齒輪減速機(jī)嚙合齒的齒根處發(fā)生突然斷裂。即使正常工作，齒輪傳動(dòng)裝置在結(jié)構(gòu)上采用多個(gè)齒輪分擔(dān)載荷，并合理應(yīng)用內(nèi)嚙合傳動(dòng)，使其具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點(diǎn)。在理論上要求齒輪減速電機(jī)在使用過程中多個(gè)齒輪能夠同時(shí)均勻地分擔(dān)載荷。但是在實(shí)際使用過程中，由于受制造、安裝、變形及環(huán)境等多種因素的影響。理想的均衡受力情況是不存在的。有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)只有個(gè)齒輪受力的情況。這就加大了短時(shí)過載的可能性。
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