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        防“微”杜漸,瓦解齒輪侵蝕危機

        2016-12-19 09:43:12
        中國食品工業(yè) 2016年1期
        關(guān)鍵詞:微點齒輪油齒輪箱

        防“微”杜漸,瓦解齒輪侵蝕危機

        千里之堤,潰于蟻穴?!拔Ⅻc蝕”這種“不起眼”的齒輪表面疲勞現(xiàn)象若不加以有效控制,就會成為齒輪箱乃至整個設(shè)備“崩潰”的罪魁禍首。

        導致微點蝕產(chǎn)生的因素有很多,但最關(guān)鍵的因素是齒輪表面粗糙度和潤滑油的選擇。隨著齒輪箱設(shè)計和技術(shù)的發(fā)展,表面硬化或滲碳齒輪被廣泛地應用,這無形中讓微點蝕現(xiàn)象越發(fā)地突出,從而也大大提升了重大設(shè)備故障的可能性。

        因此,了解微點蝕現(xiàn)象的危害、掌握辨識以及控制方法,已經(jīng)成為齒輪箱日常維護、提高性能水平的必備技能之一。

        “微小”隱患,巨大威脅

        微點蝕引起的破壞性磨損,可能在設(shè)備工作的最初數(shù)個小時之內(nèi)就會出現(xiàn),齒輪上的微點蝕會引發(fā)連鎖反應,導致齒輪、軸承和密封的一系列問題。

        齒輪齒面磨損增加:齒輪上出現(xiàn)微點蝕時,所產(chǎn)生的磨損會改變齒輪齒廓的形狀,使得載荷集中于較小的區(qū)域,從而影響齒輪在通過嚙合點時的傳動精度,這不僅會導致齒輪箱的振動、噪聲及錯位,還會增加齒輪失效的機率。

        點蝕:不斷的磨損,讓原先齒輪齒廓“微點蝕”區(qū)域逐漸發(fā)展成了一系列“點蝕”。

        碎屑壓痕導致剝落:由于磨損而產(chǎn)生的金屬屑會成為齒輪箱潤滑油中的污染物,擠壓在齒輪和軸承表面上成為“碎屑壓痕”,從而改變軸承滾動體和軸承滾道的表面,進而導致軸承表面金屬剝落。

        基于??松梨诘目茖W家目前研究的軸承壽命理論和數(shù)據(jù),齒輪齒面上的微點蝕產(chǎn)生的硬質(zhì)碎片顆粒,可能降低軸承壽命20%以上。

        及早發(fā)現(xiàn),贏得先機

        微點蝕幾乎可能出現(xiàn)在齒輪的除節(jié)線外的任何位置,最常出現(xiàn)在齒輪嚙合的重載區(qū)或者高速滑動區(qū)域。正因如此,微點蝕經(jīng)常會發(fā)生在齒輪的齒頂和齒根以及輪齒邊緣,另外在高應力的局部表面也會觀測到微點蝕。然而,通過肉眼是很難看到單個的微點蝕,通常許多微點蝕會集體出現(xiàn),形成黯淡無光澤的區(qū)域時才能觀測到(如圖4)。

        在實驗室通過顯微鏡時,一組干凈的齒輪裝備在良好的定向光源下能夠觀測到微點蝕。而在現(xiàn)場檢查時,最好是采用強烈的直射光,不要采用散射的熒光燈,從多個不同角度照亮齒面,以觀察是否出現(xiàn)微點蝕現(xiàn)象。

        對癥下藥,瓦解危害

        能夠有效抑制微點蝕的解決方案一般有三種:

        ○使用表面極其平滑或“超精細加工”的齒輪和軸承

        ○改變設(shè)備的工作條件

        ○選擇專用于抑制微點蝕的潤滑油

        然而,超精細加工的齒輪僅用于最關(guān)鍵的工業(yè)生產(chǎn)中,而改變工作條件通常也是不可能的,因此,最為實際、直接的方法,就是選擇合適的齒輪潤滑油。

        高粘度指數(shù)、低牽引系數(shù):在選擇專用的抑制微點蝕潤滑油時,簡單地增加潤滑油的ISO粘度等級也并非首選,更好的方法是選擇具有較高的粘度指數(shù)、較低的牽引系數(shù)的潤滑油,或者兩者都加以考慮。較高的粘度指數(shù)可以在工作條件下提供較厚的潤滑油膜,而較低的牽引系數(shù)可以幫助減少表面疲勞。例如,美孚齒輪油SHC XMP系列是具有高粘度指數(shù)和低牽引系數(shù)的合成齒輪油,可以有效控制微點蝕。

        平衡配方:雖然微點蝕是一個主要問題,但如果因此而忽視甚至犧牲其他性能來換取解決微點蝕問題,也是不可取的。高品質(zhì)的齒輪潤滑油應當能擁有平衡的配方,兼顧各大性能的需求。例如,專為工業(yè)用齒輪箱設(shè)計的美孚SHC齒輪油系列,不僅在防止微點蝕性能表現(xiàn)出色,而且同時具有良好的抗磨損保護、良好的水分離、泡沫控制和抗腐蝕保護、與通用密封材料的兼容性等(如圖5 ),其配方能更好地延長設(shè)備使用壽命,從而提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

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