三环减速机出现断轴的原因主要涉及力学载荷超限、材料与工艺缺陷、安装与使用不当,以及疲劳损伤与长期磨损等多个方面,以下是具体分析:
力学载荷超限
扭矩超过材料屈服强度:当轴承受的扭矩超过其材料屈服强度时,会导致塑性变形后断裂。例如,45#钢轴的额定扭矩为1000N·m,若实测持续扭矩超过1500N·m,就可能引发断裂。
瞬时冲击扭矩过大:在加速和减速过程中,若减速机输出轴所承受的瞬时冲击扭矩超过其额定输出扭矩的2倍,并且这种加速和减速过于频繁,也会导致断轴。
负载偏心或齿轮啮合不良:轴伸端负载偏心(如皮带轮安装歪斜)或齿轮啮合不良(如斜齿轮轴向力未平衡),会导致轴承受额外径向弯矩,进而引发断裂。
材料缺陷与制造工艺问题
材料本身缺陷:锻造毛坯存在夹渣、气孔等缺陷,或热处理工艺不当(如淬火温度过高导致晶粒粗大),会降低材料韧性,增加断裂风险。
加工工艺瑕疵:键槽根部未倒圆角或刀痕粗糙,会形成裂纹萌生点;轴肩过渡处磨削烧伤,会降低疲劳强度。
安装与使用问题
同心度偏差大:当三环减速机和电动机拼装同心度不好时,电动机的输出轴会承受来自三环减速机输入端的径向力,导致输出轴慢慢弯折并终断裂。同心度偏差越大,断轴风险越高。
联轴器问题:联轴器同轴的过盈配合对轴的强度影响很大。过盈配合的应力集中系数较高,容易导致轴在联轴器与轴过盈配合边缘处断裂。此外,联轴器的径向刚度过大或旋转零件的不平衡也会增加轴的附加应力,影响轴的强度。
选型错误:在选型时,若仅考虑减速机的额定输出扭矩满足工作要求,而未考虑驱动电机的过载能力及实际中所需最大工作扭矩,可能导致减速机出力不够而断轴。理论上,用户所需最大工作扭矩应小于减速机额定输出扭矩的2倍。
疲劳损伤与长期磨损累积
交变应力下的疲劳断裂:在交变应力作用下,轴的应力集中处(如退刀槽)会萌生微裂纹,并随着应力循环逐渐扩展。当剩余截面积不足以承载载荷时,轴会突然断裂。频繁启停的设备(如每天启停50次)会加速轴的疲劳损伤。
长期磨损累积:轴与油封配合面磨损或键槽两侧挤压变形,会导致截面强度下降而断裂。此外,轴承干磨发热至200℃以上时,保持架会熔化,导致轴承受巨大径向力而使轴弯曲变形后断裂。

