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齒輪常見損傷與潤滑

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齒輪常見損傷與潤滑

發(fā)布日期:2019-08-25 作者: 點(diǎn)擊:


  端齒輪損傷的類型多種多樣,包括斷裂、表面疲勞(點(diǎn)蝕、剝落)、塑性流動、擦傷、膠合、腐蝕磨損、燒焦等。為了防止齒輪失效,人們首先會從機(jī)械角度考慮問題,如選擇優(yōu)良的端齒輪材料、合理的端齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)、先進(jìn)的熱處理技術(shù)以及高精度的機(jī)加工工藝等,這都是必不可少且行之有效的。

  不容忽視的是,合理潤滑對避免、減輕和延緩端齒輪失效同樣具有明顯的效果,因此,端齒輪潤滑劑被看作是端齒輪機(jī)構(gòu)的元件之一。

  剝落

  剝落機(jī)理和點(diǎn)蝕相同,從硬齒面或表面硬化齒面上去除由于熱處理不當(dāng)而引起的應(yīng)力或由于次表面裂痕產(chǎn)生的較大金屬屑,形成剝落。它是由材料缺陷、過載或其他使用問題而引起。點(diǎn)蝕、剝落通常被稱為金屬表面疲勞,潤滑油的粘度、種類、添加劑對這種磨損形態(tài)均有影響。

  黏度對齒輪疲勞壽命影響最大。大多數(shù)都認(rèn)為黏度越大,產(chǎn)生疲勞所需的時(shí)間越長。這是由于在滾動接觸中于齒面間介入油膜,則壓力分布就變得平緩;滾動面上的微觀凸凹由于油膜的存在而被覆蓋;對外部的負(fù)荷變化有緩沖作用等原因引起的。

  潤滑油種類不同,對端齒輪滾動疲勞的產(chǎn)生有相當(dāng)大的影響,如同一黏度的環(huán)烷基油比石蠟基油產(chǎn)生疲勞所需的時(shí)間要長。另外分子結(jié)構(gòu)與壽命的有關(guān)系,即黏度相同的油,分子中環(huán)數(shù)越多者,使用壽命越長。潤滑劑分子極性和活性增大,一般有縮短滾動疲勞壽命的作用,例如,同醇中的OH(羥基)被極性強(qiáng)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。這些都是由于化學(xué)表面活性不同對裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展影響不同的原因。

  添加劑的影響很復(fù)雜,在不同條件下結(jié)果不一致。用滾動四球機(jī)研究的結(jié)果表明,添加二丁基亞磷酸酯和氯化石蠟則壽命降低,而加元素硫則壽命延長。

  添加劑種類和添加量不同,對壽命影響有相當(dāng)大的差別。硫化萜烯和二烷基二硫代磷酸鋅添加2%左右時(shí)能顯著提高疲勞壽命。但添加量再增加,延長壽命的作用逐漸變??;而當(dāng)?shù)侥骋惶砑恿恳院?,壽命反而降低?/p>

  塑性流動

  這是由于重載而使表面應(yīng)力超過齒輪材料的彈性極限而引起輪齒表面變形。通常在較軟材料中出現(xiàn)這種情況,表面材料可能沿齒端面和齒頂擠壓,最后在齒面上形成毛刺。節(jié)線起皺突起或齒根凹陷也屬于這個(gè)范疇。

  如果這類破壞現(xiàn)象是由強(qiáng)烈振動或沖擊載荷引起的話,則高粘度潤滑劑有緩沖載荷的作用,但僅靠改變潤滑劑不能解決這類問題。

  擦傷

  這是磨料磨損的一種類型,當(dāng)硬顆粒尺寸大于隔開輪齒表面的油膜厚度,并進(jìn)入齒輪嚙合區(qū)域時(shí),齒表面在滑動方向就會出現(xiàn)擦傷,這些顆粒可能是灰塵、沙、鑄造氧化皮、齒輪或軸承材料或任何其它磨屑,以各種方式進(jìn)入潤滑系統(tǒng)。

  上述這些雜質(zhì)可以在空氣中并通過密封不嚴(yán)的罩或敞開的檢視孔進(jìn)入,也可能是沒有認(rèn)真清洗箱體或旋轉(zhuǎn)零件而混入雜質(zhì)造成;磨屑也可能是齒輪磨損的產(chǎn)物,通過實(shí)驗(yàn)分析可指出這些顆粒材料的類型。

  加大潤滑劑粘度能提高油膜厚度,這樣能減輕擦傷,但不能根治它。最好的解決辦法是對乳化劑進(jìn)行精密的過濾和改善維護(hù)條件等以除掉磨粒。一旦這些問題得以解決,齒輪表面的損傷也將會停止。

  膠合

  膠合是油膜被破壞而引起的金屬熔融后產(chǎn)生的損傷。膠合程度輕的是在油滑動方向有撕裂的痕跡,嚴(yán)重的是齒面的損壞,不能繼續(xù)使用。易引起膠合的部位是嚙合面的開始和終止處,即減速時(shí)在小齒輪齒根和大齒輪的齒頂,或小齒輪的齒頂和大齒輪齒根。這是因?yàn)檫@些地方滑移速度大,而且嚙合開始時(shí)一般有很大的力。關(guān)于產(chǎn)生膠合的條件有負(fù)荷、滑移速度、摩擦系數(shù)、材質(zhì)、制造誤差、應(yīng)力集中和潤滑油等多種因素,非常復(fù)雜。

  熱比機(jī)械力更容易削弱油膜強(qiáng)度。齒輪負(fù)荷中相當(dāng)大的部分是以邊界摩擦傳遞的,所以負(fù)荷和速度增加,接觸部分的發(fā)熱也增加,膠合的危險(xiǎn)性大。接觸部分的發(fā)熱與pυT成比例(p是最大接觸應(yīng)力,υ是齒面相對滑移速度,T為節(jié)點(diǎn)到嚙合的距離)。齒面嚙合的瞬間可以達(dá)到相當(dāng)高的溫度,接觸點(diǎn)油膜破裂是由于這種高溫引起的。

  黏度對膠合有較大的影響。油的黏度高難以引起擦傷,因?yàn)轲ざ仍礁?,油膜越易形成,油膜也越厚,使?fù)荷在流體潤滑領(lǐng)域中的比例就大。這就是黏度大的油具有抗膠合性能好的原因。

  潤滑油種類和添加劑對膠合的影響很大,極壓油比非極壓油抗膠合性好得多。極壓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,抗膠合性好。不同抗極壓水平的油其抗膠合性不同??箻O壓水平高的油抗膠合性好。極壓劑添加量越多,齒輪油抗擦傷性能越好。

  油量和潤滑方法對膠合亦有較大影響。在齒輪嚙合區(qū)油量供應(yīng)不足時(shí),引起齒輪發(fā)熱,抗膠合性能下降。隨著油量的增加,抗膠合負(fù)荷增加,循環(huán)噴油比油浴潤滑好。

  腐蝕磨損 

  輕微點(diǎn)蝕或齒表面生銹或暴露的無油漆的金屬表面會出現(xiàn)腐蝕和腐蝕磨損。腐蝕可能由于油中的冷凝水或者熱交換器中漏出的水而引起;也可能由于潤滑油中的酸或腐蝕添加劑而引起的。 

  某些潤滑油添加劑可以防止齒輪表面生銹,從而達(dá)到防止腐蝕的作用。另外一些則是阻止油氧化而生成酸。如果知道產(chǎn)生腐蝕的原因來自外部,還是可以糾正的。

  燒焦

  如果齒輪的齒遭受強(qiáng)熱,材料硬度將降低。軟化的材料將迅速被去除,因?yàn)樗荒艹惺芟鄳?yīng)負(fù)荷。

  這種現(xiàn)象的特點(diǎn)是齒輪表面由于溫度高而使其變色,如果熱源來自外部,就必須予以糾正,如果是摩擦問題,則要重新考慮潤滑劑類型和潤滑方法。

 啟東中德潤滑設(shè)備有限公司是一個(gè)專門從事設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試統(tǒng)一化化服務(wù)的綜合性高新技術(shù)企業(yè)。公司主要生產(chǎn)40MPa及以下壓力等級干油潤滑系統(tǒng)及配套用各種規(guī)格潤滑泵、分配器、加油泵;XYZ、XHZ標(biāo)準(zhǔn)稀油潤滑、非標(biāo)稀油潤滑、液壓系統(tǒng); 油氣潤滑、乳化液潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造;列管式冷卻器、過濾器、液壓馬達(dá)、液壓閥、管接頭、快速管件等。產(chǎn)品廣泛用于冶金、礦山、重機(jī)、電力、化工、建材、石油、港口、碼頭、造紙、船閘、環(huán)保、軍工、機(jī)床、隧道工程等企業(yè)或領(lǐng)域。

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