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对于装载机齿轮油泵的断裂问题进行分析

编辑:青州市润星液压件厂时间:2021-05-26

  据报道,装载机齿轮油泵在使用过程中发生齿轮断裂。为了找出齿轮失效的原因,根据齿轮的受力状况和冷热加工因素,对失效齿轮进行了检测和分析。针对齿轮断裂的原因,采取了改进和预防措施,规避了类似事故的发生。

  经过理化分析,齿轮断口的化学成分、非金属夹杂物含量、扩散层和基体组织均符合标准要求,表面硬度、扩散层深度和复合层深度均不符合技术要求。

  合理控制复合层的厚度和相结构可以提高渗氮表面的耐磨性和耐蚀性。可见齿轮渗氮工艺有待改进。扩散层组织良好,但深度不达标(根瘤和根部)。因此,两种渗氮质量指标均不符合技术要求。渗氮后,足够的渗氮层深度是保障渗氮层不发生疲劳破坏的基本条件。强化效果主要是扩散层。其深度和合理的硬度梯度是保持良好表面应力状态的重要指标。齿轮的硬度梯度平缓,但较浅,特别是齿根处,仅为0.32mm,为较低要求的64%。这大大降低了齿轮的许用弯曲强度和疲劳强度,影响了齿轮的使用寿命。

  正常情况下,装载机齿轮油泵的齿根承受较大的拉应力,扭矩传递的圆形部分承受较大的压应力。这两个关键零件的表面硬度和渗氮深度明显不足,是齿轮强度和性能降低的薄弱环节,是疲劳损伤的前提。疲劳损伤是由应力集中和载荷引起的。

  对断口形貌进行了分析,发现裂纹源于牙根,并从牙根处萌生了几小步条纹,表明牙根处存在应力集中。由于齿轮几何的特殊性,结构的拐点使大量位错因运动受阻而积聚,并在齿根处产生应力集中,为疲劳微裂纹的萌生建立了条件。发动机运转时,齿根承受周期性的弯曲应力和偶然的冲击载荷,表面硬度低,渗氮层浅,导致弯曲强度大幅度降低。然后由于装载机齿轮油泵的整体承载能力不足,导致疲劳裂纹和进一步膨胀。