不斷追求生產(chǎn)高品質(zhì)潤(rùn)滑油,為尋求與相關(guān)行業(yè)建立長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作
通常我們把齒輪的損壞類型定義為:輕微磨損、中度磨損、嚴(yán)重(破壞性)磨損、斷裂、表面疲勞(點(diǎn)蝕、剝落)、塑性流動(dòng)、擦傷、膠合、腐蝕磨損、燒焦等11類。
一、輕微磨損 在齒輪磨合期間,通過表面上微凸體逐漸磨平,出現(xiàn)較為光滑的表面,由于輪齒在再次進(jìn)入接觸之前和許多齒有接觸,這樣將普遍地均勻地減少齒廓誤差。如果兩個(gè)嚙合齒的動(dòng)態(tài)對(duì)中輕微偏離,那么最初磨損是由于去除最硬接觸面而產(chǎn)生。由于更多的基礎(chǔ)面積未承受載荷,來自輕微最初磨損的這些齒輪經(jīng)輕微修正,將使其齒輪在滿載荷操作下能正常運(yùn)轉(zhuǎn)和減少出現(xiàn)損壞的機(jī)會(huì)。
二、中等磨損 中等磨損是由于齒輪表面的更大不規(guī)則、齒輪齒形的誤差大、有載荷變化、潤(rùn)滑劑粘度不足或在某種條件下使齒輪工作在混合膜潤(rùn)滑的邊界潤(rùn)滑條件下等原因所造成。潤(rùn)滑劑中的磨料也能產(chǎn)生這類磨損,這類磨損不會(huì)自動(dòng)停止,而是慢慢地延續(xù)比較長(zhǎng)的時(shí)間,根據(jù)齒輪壽命的不同要求,按實(shí)際情況決定何時(shí)停止使用。
三、嚴(yán)重磨損 嚴(yán)重?fù)p失是指迅速去除齒面材料、破壞齒的形狀和齒輪裝置的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),在完全沒有潤(rùn)滑劑的條件下或嚴(yán)重過載荷或接觸齒表面的嚴(yán)重偏移等發(fā)生的磨損。如果破壞原因沒有找到并糾正,則齒形的破壞將導(dǎo)致齒輪裝置的短壽命。由于潤(rùn)滑問題容易考慮到和改變,所以過載是引起這種類型磨損的最普遍原因。
四、斷裂 當(dāng)輪齒承載時(shí),彎曲應(yīng)力超過材料疲勞極限,將會(huì)出現(xiàn)毀壞性失效,破壞齒的一部分或整個(gè)齒。這種斷裂開始時(shí)出現(xiàn)裂紋,隨著重復(fù)的載荷循環(huán)擴(kuò)展而顯示為典型的疲勞失效。斷裂經(jīng)常是由于沖擊載荷、強(qiáng)烈振動(dòng)引起的載荷、大塊的磨屑通過嚙合區(qū)或者由于齒輪偏移造成齒寬上局部小面積承受載荷而引起。很明顯,潤(rùn)滑不是一個(gè)因素,必須找出機(jī)械缺陷并加以改進(jìn)。
五、點(diǎn)蝕 齒表面在交變接觸應(yīng)力重復(fù)作用下發(fā)生表面疲勞,隨后在次表面產(chǎn)生微觀裂縫,分離出磨?;蛐计鴦兟洌纬尚“伎踊蚵辄c(diǎn),故稱為點(diǎn)蝕。如果點(diǎn)蝕不斷擴(kuò)展,由較少的表面來承受載荷,則可以認(rèn)為這種點(diǎn)蝕是發(fā)展的。如果不能及時(shí)糾正,齒面的材料將逐漸減少,最后導(dǎo)致齒破裂。這種現(xiàn)象往往是由齒輪輪齒的偏移,齒面上局部小面積承受載荷而導(dǎo)致高應(yīng)力,或使用的齒輪材料太軟或運(yùn)轉(zhuǎn)中使用了大于設(shè)計(jì)值的載荷也都會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)蝕。
六、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、剝落通常我們也稱之為金屬表面疲勞,潤(rùn)滑油的粘度、種類、添加劑對(duì)這種磨損形態(tài)均有影響。
黏度對(duì)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(zhǎng)。這是由于在滾動(dòng)接觸中于齒面間介入油膜,則壓力分布就變得平緩;滾動(dòng)面上的微觀凸凹由于油膜的存在而被覆蓋;對(duì)外部的負(fù)荷變化有緩沖作用等原因引起的。
潤(rùn)滑油種類不同,對(duì)滾動(dòng)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(zhǎng)。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(zhǎng)。潤(rùn)滑劑分子極性和活性增大,一般有縮短滾動(dòng)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(zhǎng)。這些都是由于化學(xué)表面活性不同對(duì)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。下面簡(jiǎn)單說明添加劑對(duì)滾動(dòng)疲勞壽命的影響供參考。用滾動(dòng)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(zhǎng)。
添加劑種類和添加量不同,對(duì)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(zhǎng)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?
七、塑性流動(dòng) 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(dòng)或沖擊載荷引起的話,則高粘度潤(rùn)滑劑有緩沖載荷的作用,但僅靠改變潤(rùn)滑劑不能解決這類問題。
八、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時(shí),并進(jìn)入齒輪嚙合區(qū)域時(shí),齒表面在滑動(dòng)方向就會(huì)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(rùn)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(rùn)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(duì)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(huì)停止。
九、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(dòng)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(rùn)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(duì)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。幾種油的pυT安全極限值參看下表。
pυT的安全極限值
黏度對(duì)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(rùn)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(rùn)滑油種類和添加劑對(duì)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壓水平高的油其抗膠合性好。為極壓劑添加量與實(shí)車試驗(yàn)抗擦傷關(guān)系的示例。極壓劑添加量越多,齒輪油抗擦傷性能越好。油量和潤(rùn)滑方法對(duì)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(rùn)滑好。
十、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(huì)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(rùn)滑油中的酸或腐蝕添加劑而引起的。某些潤(rùn)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。
十一、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(rùn)滑劑類型和潤(rùn)滑方法。