滚筒轴断裂

mobell · 发表于 2011-11-5 09:21:23

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那位高手或者有经验的师傅给看下，我设计的轴问题出现在那里，为什么总是断轴，谢谢！
轴总是从安装链轮处断裂，这是一根皮带滚筒，见附图
截图00.png

[localimg=180,102]1[/localimg]

gaoyns · 发表于 2011-11-5 09:34:25

1  轴伸出处台阶圆弧半径太小，有应力集中出现在此处，当载荷超出正常常时就会断裂。
2  热处理后应力集中处可能有微裂纹。
3  此轴不是一次断裂，可能是逐步断裂。

rongruo · 发表于 2011-11-5 09:35:44

是应力集中吧，加粗或改个材料试试

tangcarlos3d · 发表于 2011-11-5 09:37:52

本帖最后由 tangcarlos3d 于 2011-11-5 09:40 编辑

有以下可能？
1. 轴的材料问题：材料没选对或不合格。
2. 轴没有经过锻造或锻造质量不好，晶粒粗大，
3. 热处理不好，造成晶粒粗大。有没有调质要求？
4. 台阶处的圆角半径较小，或有加工裂纹。
5. 对台阶处的圆角进行滚压强化，以提高疲劳强度。
6. 也可能轴颈过小。

mobell · 发表于 2011-11-5 09:56:12

谢谢各位高手的回复，我也认为是应力集中，但是我不知道该怎么处理，我发的图片是两种滚筒，第一种有过度圆弧的也是从链轮安装处断裂，技术要求有照片滚筒的
截图01.png

阿帕奇 · 发表于 2011-11-5 10:04:09

和我前几天见到的另一种产品，如出一辙

tangcarlos3d · 发表于 2011-11-5 10:58:59

我怀疑热处理有问题。你的最大外径是114，而链轮处轴颈才12。这样会造成加热时链轮处轴颈温度过高（过烧）从而造成晶粒粗大。另外轴长2880，估计毛胚一没有经过锻造，二也没有对棒料进行正火处理而是用买来的了直接加工。而买来的料一般已经过退火处理。这样没有经过锻造或正火处理会在后面的调质处理时造成晶粒粗大。
建议：1.棒料正火或锻造，2.单独热处理，不要整体调质（或调质时把链轮端挂在上方--如果是垂直加热的话）。3. 按照我在4楼的第五条对圆角处滚压强化。

ffddjj · 发表于 2011-11-5 12:43:23

从断口可以看出此轴是在交变应力下产生裂纹继而脆性断裂
1.不建议整体热处理也不应该整体处理
2.考虑下工况滚筒质量太大如果链轮加载的是变速工况轴颈处极易断裂

mobell · 发表于 2011-11-5 14:39:42

我怀疑热处理有问题。你的最大外径是114，而链轮处轴颈才12。这样会造成加热时链轮处轴颈温度过高（过烧）从而造成晶粒粗大。另外轴长2880，估计毛胚一没有经过锻造，二也没有对棒料进行正火处理而是用买来的了直接加 ...
; O; [) \+ _" A2 C l0 v; N9 I& Ztangcarlos3d 发表于 2011-11-5 10:58 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

谢谢帮助，由于我对材料不是很了解，我会给我们加工轴的厂家提出建议。

mobell · 发表于 2011-11-5 14:43:46

从断口可以看出此轴是在交变应力下产生裂纹继而脆性断裂( X1 K" q; m d$ c
1.不建议整体热处理也不应该整体处理
9 y- {0 h! { f) s6 o2.考虑下工况滚筒质量太大如果链轮加载的是变速工况轴颈处极易断裂! Y. l" A, t: l5 R* G& N
ffddjj 发表于 2011-11-5 12:43 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

谢谢你的帮助，我想问下为什么不应该进行整体热处理，由于调质后不容易加工，给我们加工轴的厂家为难，所以我们才提出整体热处理。
另一个我想问下，我的工况的确是变速，怎样设计轴颈处才不容易断裂。

zhouxinrui · 发表于 2011-11-5 15:28:02

不明白你的使用工况，要是受力不是很大的话一般不会出现这类情况，从断裂情况来看是出现的裂纹，很不好判断。上面的图设计有些不妥，下面的图应该问题不大。不知你用的是什么材料？也不知为什么整体调质（一般材料调质后完全可以加工，为什么加工厂家会说加工有困难）？调质一般安排在粗加工与精加工之间（焊后调质，调质后再精加工）。调质是淬火加高温回火，不知所材料在淬火过程中是否出现了裂纹。
此类情况最好亲自查实一下。

ffddjj · 发表于 2011-11-5 16:22:32

如果是大的交变载荷在尺寸无法变更的情况下只能用好的材料试试热处理后和滚筒焊接（部明白为什么一定要焊接螺丝连接不可以吗方便拆卸）再精加工滚筒和轴的材料不一样就不可以整体一起热处理

chenyupin_8 · 发表于 2011-11-5 16:40:06

将链轮孔扩大10--20mm，轴加粗10--20mm试试。应该是轴颈小了

WANGYIZHW · 发表于 2011-11-5 17:42:21

存在问题：
1、受力矩较大
2、应力集中
解决办法：
1、更换材料
2、加大直径

长夜未央 · 发表于 2011-11-7 21:38:35

本帖最后由长夜未央于 2011-11-7 21:40 编辑

换换材料试试看，或者查查是不是热处理出问题了。

luwh999 · 发表于 2011-11-8 01:35:12

能否做下改动?把轴承放在链轮和轴之间，或许情况有所好转。

fxrswc1 · 发表于 2011-11-8 08:09:24

从照片上来看，断裂应属于过大的应力集中造成的疲劳断裂，断裂部位的应力集中的来源有两个：一是焊接应力（断口距离焊接部位很近），二是加工台阶造成的应力。二者距离很近，致使两者分别造成的应力集中在此部位叠加，加剧了应力集中的危害程度。
改善的方法：一是将辊子端部的撑盘向辊体内移一段距离，使焊缝离台阶稍远一点，避免应力叠加；二是加大链轮配合处的轴径，减小台阶从而降低台阶造成的应力；三是可能的话将链轮安装位置向外移一些，使配合处的台阶远离焊缝；四是注意链轮配合处的键槽不要离台阶太近，太近也容易加剧应力集中叠加的程度。
以上个人看法，楼主不妨一试，祝你好运

daji · 发表于 2011-11-8 08:35:15

链轮安装处的键连接是否也会削弱强度，可以改成其他联接看一下。另外对此楼主应该校核一下轴的强度再执行，屡出问题的原因分析到位。

leiyouchao · 发表于 2011-11-8 17:12:22

如果以上各位说的情况都可以排除，那楼主考虑过安装、装配的精度不够引起的吗？你这个轴长，链轮单边传动，如果装配不好，间隙太大，都会造成这种情况。个人意件，供参考

hjyzx · 发表于 2011-11-9 20:42:34

应力集中，做成几段台阶轴试试

mobell · 发表于 2011-11-12 15:17:38

谢谢以上各位专家的回答，小弟想请教一下，能不能告诉我怎么校核轴的强度，还有选择什么样的材料比较合适，我们这是普通工业，材料尽可能选择常用的，谢谢！我现在的更改是将轴加粗的55，同时将链轮改到轴承外侧了，现在做实验，希望能给指点下，不胜感激！

congcong · 发表于 2011-11-12 18:22:56

你的轴强度有问题，2米多长的轴轴径才42，肯定会断裂，校核一下强度，给个4、5倍安全系数就没问题了

qjydz · 发表于 2011-11-12 21:41:38

要么强度不够，要么热处理有问题，是不是用的40Cr的材料

136738851 · 发表于 2011-11-17 20:40:37

这个我也做过，原因就是链传动的缺点：传动不平稳。速度越快，那么施加在轴上的载荷就变化更大，如果这些交变载荷刚好处在容易产生应力集中的地方或焊接的地方的话，就更容易出问题了。特别是轴在薄弱处变弯且有裂纹的话，弯曲的轴所产生的离心力，直接可以把轴甩断。

plc · 发表于 2011-11-18 23:08:13

本帖最后由 plc 于 2011-11-18 23:20 编辑

轴是疲劳断裂，应加大轴颈。建议：去掉管中直径60长2380的部分，增大轴颈伸出部分的尺寸。
不清楚滚筒的用途（换向、支承？），皮带有2米多宽吗？

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