某日调试一个7.5kW的G调速系统，遇到断轴了。请看：

厉害吧？从断茬看，这颗轴已经有老裂痕50%了，说明，不是这一次受伤的。干什么了？对轴有这么大的损伤呢？

当时的情况是调试时出现了一次飞车，才断轴的。飞车是怎么产生的呢？7.5kW电机，控制系统是CUB-2，它设置了恒转速控制和恒扭矩控制两种模式，CU通讯采用RS，PLC是S。因为开关量的PZD没有设置好，本想恒转速控制运行，实际内部命令给定是恒扭矩，导致%扭矩给定直接加到扭矩设定通道上，一合闸启动，电机是阶跃转矩给定%，直接以电流限幅对空载下的电机加速，转速瞬间飞起来了。直接把轴切断了。当时台架的响动如同发动机点火运行的实验场面，有点吓人。

此系统是两台电机对拖，中间加了一个扭矩轴，扭矩轴两输出端是法兰连接，柱式爪连接，中间有橡胶垫联轴器，是属于（弹性）软连接。但是，因为受试电机经常更换，所以，对中不是很严格，高速运行振动明显，测功机主机（对拖电机）是44kW，其惯性比受试电机大。这些都是原因。这个轴是一个专门的调试试验台上的扭矩传感器输出轴，用它连接两台对拖的电机，就可以把对拖时的电机输出功率随时监控和检测出来了。因为是调试专用的试验台，当然免不了会出现一些失控的现象，比如突然地开环给定，使电机瞬间加速度很大，导致动转距的突变，这对轴的冲击是很大的。看看这些旧的裂痕，说明曾经调试中的失控记录。

在做调试的时，电机的极限加减速是要考虑，加速度产生的动转距对电机负载轴会产生冲击损害的。是有一个安全极限的。不是人的意志所决定的。要根据你的系统，合理的设置电机动态过程的加减速。否则，图片就是一个很好的教材。此故障提示，调试状态，应该先在离线状态，把各个开关量和模拟量逻辑关系调试好，确认无误，然后再启动运行。教训呀。

观点1：根据照片可以肯定这根轴出厂的时候已经有损伤，分析原因有以下几点：1.本身制作轴的坯料就有内部损伤，刚好把有损伤的部分留在了加工后的轴上；2.在加工的过程中，在轴上留下了加工裂纹；由于以上两点，在热处理的过程中，有损伤的部分与没有损伤的部分在处理过程中损伤加剧，从第二张照片可以看出，热处理后留下基本上50%的黑色的部分损伤，这部分已经不能传递扭矩了，轴传递扭矩的能力缩减1/2以上，在使用过程中有加载和减载的过程就会使损伤加剧，最终断裂；从照片的第一张和第三张看出来，断轴之后没有立即停机，已经把断裂的端面磨圆了，还好轴上的内部缺陷比较大。

观点2：不光是调试时的失控，扭矩的阶跃给定也是造成这次事故的原因之一。我做的扭矩控制，PLC里都有斜坡函数哪怕再短，0.05秒也会有的。当然USS通讯，这点时间按没啥用，但DP/PN还是很有效果的。观点3：从轴断面来看，像是装配同心、不同轴。像弯曲疲劳损坏。就7.5kW电机来讲，即便是工频直接启动也不会断轴的。从断裂面来看，是出厂就已经存在的了，早期的断裂面不可能是后期飞车造成的，沒明显的扭曲纹理。看着像是硬连接轴心向拉伸力造成的，施工达不到工艺要求吧。或者加软连接吧。震动比较大的地方，软连接是必须的。

观点4：一般说来，电机如果是冲击性质的转矩，在电机轴装配公差范围内，应该是切键。而不是断轴。这种断轴是因为设计时，未校核循环疲劳系数。使用中造成这种根部折断。断裂部位总是发生在应力集中的地方，电机轴上就是键槽圆角过渡处。断裂点附近应该有早期裂纹的起始点，它是光亮的。毛糙的部分则是45度扭转拉应力瞬时断开的。电机安装时，法兰盘同心比较容易做到。但和传动轴同轴就不一定做到。这是因为你的系统是多点固定支撑，属于静不定状态。

观点5：

这不是冲击导致的强度损坏。应该是疲劳强度破坏，断裂端面形式和表面状态也是疲劳损伤的典型状态。轴应用的工作状态也是最常见的一种工况。两轴对拖，两轴无法同心同轴，即使柔性连接，也无法消除连接之间的径向相互作用力，输出轴在径向力作用就会产生弯矩，长时间高速旋转，轴强度足够，轴根部也会因疲劳而断裂，因为根部的弯应力是最大的。不是强度破坏就跟变频加减速度的时间斜坡无关，因为即使你匀速运行，只要疲劳载荷存在，疲劳时间一到损坏自然来。这就是很多重要机件在运行时数达标，比如飞机螺旋叶片，即使表面完好，也必须更换的原因。加速度太大导致的冲击，一般不会反映在轴的强度上，而在其他环节，因为一般传动轴不是整个传动链中机械强度最薄弱的环节。

最后的话：

从本文可以总结断轴情况为，1.加速时间过短，以及恒转矩控制启动2.安装位置不准确，马达轴受到径向力断裂。