齿式联轴器齿材料和使用分析

齿式联轴器选用什么材质？

齿轮是依靠本身的结构尺寸和材料强度来承受外载荷的，这就要求材料具有较韧性和；由于齿轮形状复杂，齿轮精度要求高，还要求材料工艺性好。

常用材料为锻钢、铸钢、铸铁。 

一、锻钢 

根据齿面硬度分为两大类 

HB＜350时，称为软齿面 

H8＞350时，称为硬齿面 

l．齿面硬度 HB＜350 

工艺过程：锻造毛坯→正火--粗车→调质、精加工 

常用材料；45#、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB 

特点： 

具有较好的综合性能，齿面具有较和硬度，齿芯具有较好韧性。 

热处理后切齿精度可达8级 。

制造简单、经济、，对精度要求不高 。

2．齿面硬度 HB＞350 

采用中碳钢时： 

工艺过程：锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→高、中频淬火→低温回火→珩齿或研磨剂跑合、电火花跑合。 

常用材料：45、40Cr、40CrNi 。

特点： 

齿面 HRC＝48-55，接触，好。 

齿芯保持调质后的韧性，能力好，承载能力较高。 

精度下降半数，可达7级精度。 

适用于大量生产，如：汽车、机床等中速中载变速箱齿轮。 

采用低碳钢时： 

锻造毛坯→常化→粗切→调质→精切→渗碳淬火→低温回火→磨齿。达6级、7级。 

常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo 。

特点： 

齿面硬度，承载。 

芯部韧性好， 。

适合于高速、重载、过载传动或结构要求紧凑的场合，机车主传动齿轮、航空齿轮。 

二、铸钢 

当齿轮直径d〉400mm，结构复杂，锻造有困难时，可采用铸钢 。

材料ZG45.ZG55，正火处理。

常化，調质。 

三、铸铁 

抗胶合及抗点蚀，但抗冲击差。 

适合工作平稳，功率不大低速或尺寸较大形状复杂时用。能在缺油条件下工作，适于开式传动。

经过对损坏的内外齿进行切割取样后金相分析：材料为42CrMo；齿表面无淬硬层组织，表面至心部金相组织均为回火索氏体和少量铁素体，并存在带状偏析；内齿表面硬度为22.8～31.9HRC，外齿表面硬度为32～39HRC。可见和设计图纸上采用退火热处理是一致的。

从损坏件可见，内外齿套边缘都存在5mm 的齿还未磨损，结合安装图纸可以判断，联轴器未产生轴向窜动现象，其安装间隙1mm是合理的。齿面磨损是逐步扩散的，剩余的齿长可判断在接触齿面虽损坏但还能承受145kN·m 的传动力矩时，F5 启动时可能会有负荷轻微变化，但当机组建张启动后却能够正常生产。由于齿面是逐渐磨损的，未承受350%设定值的异常负载，因此剪切螺栓未发生剪断现象。

由于联轴器上装有罩，日常检查只能通过观察孔检查剪切螺栓，对于启动时的异常难以发现。经过溯源，现场维护采用EP1 润滑脂，补油脂记录正常，而且在一年前的年修中进行过一次拆检，据反映当时目测未见任何异常，可见，对于联轴器本身的日常维护是正常的。通过调阅生产工艺参数，虽然发生在和F5 机架相关的断带次数较多，2012 年月均约2.6 次，但全年传动力矩超出正常工作力矩两次，主要为生产不锈钢和高强钢时，转矩为150.2kN·m，为正常工作力矩143.3kN·m的1.048 倍，满足正常使用要求。对齿式联轴器马达侧和减速箱侧进行标高复测，标高偏差（马达侧低hδmax=2.5mm，因此在联轴器长度lcouple=8145mm 内，计算偏差角度为0.2°，在估算偏差采用估算方法，根据经验，当安装偏差角为0.2°时，系数下降30%；当存在少量润滑不良工况时，可选取系数0.85，综合考虑影响因素，工况系数应该选取δmin≥1/（1－30％）×0.85 以上为佳。可见，目前的设计对于正常使用是基本的，但对于轧制不锈钢和高强钢等工况较多的情况，如能对齿面进行的硬化处理，对于抗磨损和提高其寿命是有好处的。