工業設備中齒輪的常見損傷與潤滑建議

2022-07-07

來源:順益體係(集團)

齒輪損(sǔn)傷的(de)類型多種多樣,包括斷裂、表麵(miàn)疲勞(láo)(點蝕、剝落(luò))、塑性流(liú)動、擦傷、膠合、腐蝕磨損、燒焦(jiāo)等。為了防止齒輪失效,人們首先會從機械角度考慮問(wèn)題,如選擇優(yōu)良的齒輪材料、合理的(de)齒輪(lún)設計參數、先進的(de)熱處理技(jì)術(shù)以及(jí)高精度的機加(jiā)工工藝等,這都是必不(bú)可少且行之有效的(de)。

不容忽視的是,合理潤滑對避(bì)免、減輕和延緩齒輪失效(xiào)同樣具(jù)有明顯的效果,因此,齒輪潤滑劑被看作是齒輪(lún)機構的元件之一。

剝落

剝落機(jī)理和點(diǎn)蝕相同,從硬(yìng)齒麵或表麵硬化齒麵上去除由於熱處理不當而引起的應力或由於次表麵裂痕產生的較大金屬屑,形成剝落。它是由材料缺陷、過載或其他使(shǐ)用(yòng)問題而引起。點蝕、剝落通常被稱為金屬表麵疲勞,潤滑油的粘度、種類、添加劑對這種磨(mó)損形態均有影響。

黏度對齒輪疲(pí)勞壽命影響Z大。大多數都認為黏度越大,產生疲勞所需的時間越長。這是由於在滾動接觸(chù)中(zhōng)於齒麵間介入油膜,則壓力分布(bù)就變(biàn)得平緩;滾動麵上的微觀凸(tū)凹由於油膜的存在而被覆蓋;對外部的負荷變化有緩衝作用等原(yuán)因引起的。

潤滑油種類不同,對滾(gǔn)動疲勞的產生有相當大的影響,如(rú)同一黏度的環烷基油比石蠟基油產生疲勞所需的時(shí)間要長。另外(wài)分子(zǐ)結構與(yǔ)壽命的有關係(xì),即黏度相同的油,分子中環數(shù)越多者,使用壽命越長。

潤滑劑分子極性(xìng)和活性增大(dà),一般有縮短滾動疲勞壽命的作用(yòng),例如,同醇中的(de)OH(羥(qiǎng)基)被極(jí)性強的COOH(羧基)取代,則疲勞壽命降低1/4;酯比羧酸和醇的壽命長。這些都是由於化學表(biǎo)麵活性不同對(duì)裂紋的產生和發展影響不同的原因。

添加劑的(de)影響很複(fù)雜,在不同條件下結(jié)果不一致。用(yòng)滾(gǔn)動(dòng)四(sì)球機研(yán)究的結果表明,添加二丁基(jī)亞磷酸酯和氯化石蠟則壽命降低,而加(jiā)元素硫則(zé)壽命延長。

添加劑種類和添加量(liàng)不同,對壽(shòu)命影響有相當大的差別。硫化萜烯和二烷基二硫代磷酸鋅添加(jiā)2%左(zuǒ)右時(shí)能顯(xiǎn)著提高疲勞(láo)壽命。但添加(jiā)量再增加,延長壽命的作用(yòng)逐漸變小;而當到某一添加量以後,壽命反而降(jiàng)低。

塑性流動

這是由(yóu)於重載而使表麵應力超(chāo)過齒輪材料的彈性極限(xiàn)而引起輪齒表麵變形。通常在較軟材料中出現這種情況,表麵材料可能沿齒端麵和齒頂(dǐng)擠壓,Z後在齒麵上形成毛刺。節線起(qǐ)皺突起或齒根凹陷也(yě)屬於這個範疇。

如果這類破壞現象(xiàng)是由強烈振動或(huò)衝擊載荷引起的(de)話,則高粘度潤滑劑有緩衝載荷的作用,但僅靠改變潤滑(huá)劑不能解決這類問題。

擦傷

這是磨料磨損的一種類型,當硬顆(kē)粒尺寸大於隔開輪齒表麵的油膜厚度,並進(jìn)入(rù)齒輪齧合區域時,齒表麵在滑(huá)動方向就會出現擦傷,這些(xiē)顆粒可能是灰塵、沙、鑄造氧化皮、齒輪或(huò)軸承材料或任何其它磨(mó)屑,以各種方式進(jìn)入潤滑係統。

上述這些雜質(zhì)可以在(zài)空氣(qì)中並通過密(mì)封不(bú)嚴的罩或敞開的檢視孔進入,也可能是沒有認真清洗箱體或旋轉零件而(ér)混入雜質造成;磨屑也可能是(shì)齒輪磨損(sǔn)的(de)產物,通過實驗分析可指(zhǐ)出這些顆粒(lì)材料的類型(xíng)。

加大(dà)潤滑劑粘度能提高油膜厚度,這樣能減輕擦傷,但不(bú)能根治它。Z好的解決辦法是對(duì)乳化劑(jì)進行精密的過濾和改善維護條件(jiàn)等以除(chú)掉磨粒。一旦這些問題得以解決,齒輪(lún)表麵的損傷也將會停止。

膠合

膠(jiāo)合是油膜被破壞而引起的金屬熔融後產(chǎn)生的損傷。膠合程度輕(qīng)的(de)是在油滑動(dòng)方(fāng)向有撕裂(liè)的痕跡,嚴重(chóng)的是齒麵的(de)損壞,不能繼續使(shǐ)用(yòng)。易引起膠合的部位是齧合(hé)麵的開始和(hé)終止處,即減速時在小齒輪齒(chǐ)根和大齒(chǐ)輪的齒頂,或小齒輪的(de)齒(chǐ)頂和大齒輪齒根。這是因為這些地方(fāng)滑移速度大,而且齧合開始時一般有很大(dà)的力。關於產生膠合(hé)的(de)條件有負荷、滑移速度(dù)、摩擦係數(shù)、材質、製造誤(wù)差、應力集中和潤滑油等多種因素,非常複雜。

熱比機械力更容易削弱油膜(mó)強度。齒輪負荷中相當大的部分是以邊界摩(mó)擦傳遞的,所(suǒ)以負荷和速度增加,接觸部分的發熱也增加,膠合的(de)危險性大。接觸部分的發熱與pυT成比例(p是Z大接觸(chù)應力(lì),υ是齒麵相對滑移速度,T為節點到(dào)齧合的距離)。齒麵齧合的瞬間可以達到相當高的溫度,接觸點油膜破(pò)裂是由於這種高溫引起的。

黏度對膠合有較大的影響。油的黏度高難以引起擦傷,因為黏度(dù)越高,油膜越易形成,油膜也越厚,使負荷在流體潤滑領(lǐng)域中的比(bǐ)例(lì)就大(dà)。這就是黏度大的油具有(yǒu)抗膠合性能好(hǎo)的原因。

潤滑油種類和添加劑對(duì)膠合的影響很大,極壓油比(bǐ)非極壓油抗膠合性好得多(duō)。極壓(yā)添加劑也因其種類不同和往油中添加量不同而異,一般添加量大的,抗膠(jiāo)合性好。不同抗(kàng)極壓水(shuǐ)平的油其抗膠合性不同。抗極壓水(shuǐ)平高的油抗(kàng)膠合(hé)性好。極壓(yā)劑添加量(liàng)越多,齒輪油抗擦傷(shāng)性能越好。

油量和潤(rùn)滑方法對膠合亦有較大影響。在齒輪齧合區油量供應不足時,引起齒輪發熱,抗膠合性能下降。隨著油量的增加,抗膠(jiāo)合負荷增加,循環噴油比油浴潤滑好。

腐蝕磨損

輕微點蝕或齒表麵生鏽或暴露的無油漆的金屬表麵會(huì)出現腐蝕和腐(fǔ)蝕磨損。腐蝕可能(néng)由於油中(zhōng)的冷凝水或者熱交(jiāo)換器中漏出的水而(ér)引起;也(yě)可能由於潤滑油中的酸或腐(fǔ)蝕添加劑而引起的(de)。

某些潤滑油添加劑可以防止齒輪表麵生鏽,從而達到防止腐蝕(shí)的作用。另外一些則是阻止油氧(yǎng)化而生成酸。如(rú)果知道產生(shēng)腐(fǔ)蝕的原因來自外(wài)部,還(hái)是可以糾正的。

燒焦

如果齒輪的齒遭受(shòu)強熱,材料硬度將(jiāng)降低。軟化的材料將迅速被去(qù)除,因為它(tā)不能承受相應負荷。

這種(zhǒng)現象的特(tè)點是齒輪表麵由於溫度(dù)高而使其變色,如果熱源來自外部,就必(bì)須予(yǔ)以糾正,如果是摩擦問題,則(zé)要重新考慮潤滑劑類型和(hé)潤滑方法。

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