Fracture Failure Analysis of the Output Gear Shaft for a Granulator Main Gearbox

Guo Penghui; Liu Shijun; Xu Wenbo; Lou Shiyu; Dou Xiaopeng; Yu Wentao

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.021

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Fracture Failure Analysis of the Output Gear Shaft for a Granulator Main Gearbox

Development·Application | 更新时间：2023-09-18

- Fracture Failure Analysis of the Output Gear Shaft for a Granulator Main Gearbox
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 47, Issue 9, Pages: 151-159(2023)
- 作者机构：
  
  1.郑州机械研究所有限公司，河南郑州 450001
  2.中原工学院，河南郑州 450007
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.021
  CLC：
- Published：15 September 2023，
  
  Received：23 September 2022，
  
  Revised：23 October 2022，
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郭鹏辉,刘世军,徐文博等.造粒机组主齿轮箱输出齿轮轴断裂失效分析[J].机械传动,2023,47(09):151-159.

Guo Penghui,Liu Shijun,Xu Wenbo,et al.Fracture Failure Analysis of the Output Gear Shaft for a Granulator Main Gearbox[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):151-159.
郭鹏辉,刘世军,徐文博等.造粒机组主齿轮箱输出齿轮轴断裂失效分析[J].机械传动,2023,47(09):151-159. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.021.

Guo Penghui,Liu Shijun,Xu Wenbo,et al.Fracture Failure Analysis of the Output Gear Shaft for a Granulator Main Gearbox[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):151-159. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.021.

摘要

某聚丙烯挤压造粒机组主齿轮箱输出齿轮轴运行过程中发生断裂，通过断口分析、理化检验和强度校核，探究了该齿轮轴断裂失效的原因。结果表明，由于对应螺杆轴断裂造成瞬时冲击，导致该齿轮轴出现早期微动撕裂缺陷；在转矩和弯矩的复合交变载荷作用下，萌生早期裂纹并沿轴颈处扩展；当齿轮轴的有效承载面积减小到无法承受正常工作产生的扭转力矩时，齿轮轴发生断裂。另外，齿轮轴颈退刀槽处易形成应力集中，也是开裂的诱因之一。

Abstract

The output gear shaft of the main gearbox for polypropylene granulator main gearbox breaks during operation.Fracture reasons of the output gear shaft are investigated through fracture analysis

physical and chemical inspection

and strength check. The results show that the output gear shaft has early fretting tear

due to instantaneous impact caused by fracture of the corresponding screw shaft. Under the compound alternating load of the torque and the bending moment

the early crack initiates and propagates along the journal. When the effective bearing area of the output gear shaft reduces to the critical point that it cannot withstand the torsional torque generated by normal operation

the fracture of the output gear shaft occurs. It is easy to form stress concentration at the cutter back groove of the output gear shaft journal

which is also one of the cracking inducement.

关键词

齿轮轴断裂失效瞬时冲击微动撕裂应力集中

Keywords

Gear shaftFracture failureInstantaneous impactFretting tearStress concentration

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