57步进电机行星减速机齿轮开裂的原因分析

 

57步进电机行星减速机是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮( 或蜗杆、齿轮-蜗杆) 传动所组成的独立部件，一般在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在冶金、有色、煤炭、建材、工程机械及石化等行业有极为广泛的应用[1]。某减速机在装配后试运行时发生异响，打开减速机壳体发现其锥齿轮小端部位出现了掉块，其二维平面见图 1 所示，减速器齿轮长 302 mm，模数 11，大端模数 10.68，速比 3.545，在装配后试车 15 min 后发现齿轮出现碎裂，其服役环境是在有润滑油的封闭箱体内，最高转速为 1850 r /min，输出扭矩 12 000 N·m，这种齿轮的早期失效会导致减速机不能正常服役，从而延长了交货期限。生产单位决定对本批次总共 27台减速机齿轮的风险进行评估，对开裂的齿轮进行了失效分析以便于采取相应的针对性措施。

 

57步进电机行星减速机的齿轮机加工流程为: 下料→锻造→调质→粗车( 各个表面至 3.2 μm) →半精车( 各个表面)→滚齿→倒角→渗碳→车螺纹部位渗碳层→淬火+低温回火→磨齿( 内孔、端面) →清洗→强化喷丸→清洗→成品检查入库。其锻造温度为 1 200 ℃，调质工艺为 880 ℃ ×2 h油冷淬火+ 530 ℃ × 2.5 h 高温回火，半精车∅43mm、∅57mm、∅65mm、∅70mm、∅174mm、∅34.5 mm，渗碳淬火工艺为 920 ℃ ×6 h 渗碳+830 ℃ ×2 h 油冷淬火+200 ℃×3 h 低温回火，磨齿成形精度至 0.8 μm，喷丸覆盖率 120%。