本文大纲
一、高速轴磨损失效分析
输出端盖定位销孔尺寸加工有误，在高速运行过程中定位销退出未能起到定位作用
二、齿轮箱箱体主螺栓断裂失效分析
齿轮箱工作时，运行过程中风况不稳定、无规律，风速变化快，齿轮箱不可避免地发生振动
三、行星轮贯穿裂纹失效分析
风机振动在线监测系统报警，行星轮开裂，其他部件正常
（1）失效齿轮（F7361、F7372）原因分析：
行星轮运行过程中在卡簧槽部位应力过大
（2）失效齿轮（#7366）原因分析：
行星轮内孔实际与轴承配合较松
（3）失效齿轮（#7360）原因分析：
行星轮的开裂并非是自身材料问题
行星轮齿根处存在磨削凸台，从而在齿根凸台危险截面处形成应力集中区域产生裂纹，在后续运行过程中裂纹扩展，最终导致行星轮开裂。
四、齿轮箱失效结论
齿轮箱失效主要由于设备生产过程中的零部件加工精度不满足要求
文章速递
通过对风机监控数据及各项风机记录资料的调查确认，齿轮箱失效前运行正常、各项参数基本稳定、设备定期检修维护工作正常开展，无明显异常情况。通过对齿轮箱进行现场拆解或返厂开箱检查测试，进一步分析查找失效原因。
高速轴磨损失效分析
2015年8月至12月连续出现6台高速轴磨损，失效情况基本一致：齿轮箱高速轴轴承温度瞬间超限，高速轴输出端轴颈、端盖、甩油环等组件磨损烧毁严重，高速轴后轴承外圈与挡油环静接触面有明显周向磨损但轴承内圈和滚珠正常，高速轴齿面、高速轴其余轴承以及锁紧螺母正常。
失效原因分析：从拆解情况可看出高速轴端盖、甩油环、挡油环和轴承均有不同程度的损伤，甩油环与高速轴摩擦导致高速轴轴颈表面严重拉伤、输出端盖磨损变形表面烧糊，挡油环与轴承静接触面周向磨损严重。但轴承外圈和挡油环之间有内螺纹圆柱销周向定位，为静接触，不应出现磨损。在检查输出端盖定位销尺寸室发现销孔深度比图纸设计要深约3mm，若定位销在运行中退出，则定位销起不到周向定位的作用。失效结论：输出端盖定位销孔尺寸加工有误，在高速运行过程中定位销退出未能起到定位作用，导致轴承外圈与挡油环摩擦并产生大量热量并引起高速轴窜轴等问题。
齿轮箱箱体主螺栓断裂失效分析
2015年及2016年共出现2台箱体螺栓断裂失效情况：齿轮箱油位低，观察孔盖结合面漏油，后箱体与内齿圈多颗双头连接螺柱断裂。失效原因分析：将断裂的螺栓进行检测，从宏观观察发现各螺栓断裂形式及断口形貌一致，断口均存在明显的光亮区（疲劳区）和粗糙区（瞬断区），断口边缘螺纹底部有微裂纹而非断口处的螺纹底部无微裂纹等；从化学成分分析各螺栓材料符合42CrMo的技术要求；从金相组织检测结果看夹杂物检测未脱碳深度均满足相关标准要求；从硬度测试检测看，螺栓满足10.9级螺栓标准要求硬度。
失效结论：齿轮箱工作时，运行过程中风况不稳定、无规律，风速变化快，齿轮箱不可避免地发生振动。伴随齿轮箱的运转，部分螺栓出现轻微松动现象，螺栓在反复外力作用下，产生微裂纹，裂纹逐渐扩展，直至螺栓最终断裂失效。
行星轮贯穿裂纹失效分析
自2016年来，齿轮箱已出现4台行星轮贯穿性裂纹，失效概况基本一致，但原因不尽相同：风机振动在线监测系统报警，行星轮开裂，其他部件正常。
失效齿轮（F7361、F7372）原因分析：
从宏观断口观察发现断口呈明显的疲劳断口，裂纹源位于行星齿轮卡簧槽位置，卡簧槽内存在明显加工刀痕，粗糙度远超设计要求。对材料进行理化检测，行星轮轴承的材料、金相组织、硬度、齿面、齿端和齿根硬化层深符合图样技术要求。失效结论：行星轮开裂是卡簧槽粗糙度不合格及尖角效应，在卡簧槽处形成应力集中区域，行星轮运行过程中在卡簧槽部位应力过大，致使在卡簧槽尖角部位出现微裂纹，并在后续运行过程中裂纹逐渐扩展，直至行星轮开裂。
失效齿轮（#7366）原因分析：
从宏观断口观察发现发现行星轮有较明显的疲劳辉纹，疲劳源区位于行星轮的内部。从行星轮的内壁上观察，可看到疲劳源处有明显的磨损拉伤积瘤疤痕。而磨损痕迹为周向磨损，即行星轮内轴承外圈与行星轮内孔在运转时发生相对滑动，长时间运行后，磨损加剧，犁痕加重形成沟槽。沟槽即为应力集中点和裂纹源，扩展后致使整个齿轮断裂。失效结论：该行星轮内孔实际与轴承配合较松，造成运行过程中轴承滑动，从而导致内孔壁磨损严重，进而引起行星轮裂纹。
失效齿轮（#7360）原因分析：
轮齿齿根部有明显的裂纹纹路，为裂纹起始位置，一直向内延伸至行星轮内孔表面。通过查看齿根裂纹源位置，可发现齿根处存在磨削凸台，裂纹张裂的尖锐处也刚好位于磨削凸台上，初始裂纹出现在轮齿危险截面处。轮齿啮合时，受弯曲应力作用最大的凸台位置会由于应力集中而最先裂开形成尖锐部位，随着运行过程中应力进一步增大而向齿轮本体内部张开型扩张，最终形成裂纹。通过材料检测确认行星轮的材料、硬度、金相组织均满足要求，硬化层深符合技术要求，行星轮的开裂并非是自身材料问题。失效结论：行星轮齿根处存在磨削凸台，从而在齿根凸台危险截面处形成应力集中区域产生裂纹，在后续运行过程中裂纹扩展，最终导致行星轮开裂。
从以上齿轮箱失效分析情况来看，齿轮箱的设计方法、加工工艺、设备材料质量及后期维护保养等均无问题，齿轮箱失效主要还是由于设备生产过程中的零部件加工精度不满足要求导致，属于产品质量问题。
