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( ^0 B; S- P6 c* m! u: g1 y34.潤滑對開式齒輪點蝕損傷的影響+ U8 s( |" Z: S5 y; f7 v( n
• 作者:丁燈 單位:克魯勃潤滑劑上海有限公司 [2008-4-22]
! b# H+ {) v9 F) u' s+ f關(guān)鍵字:克魯勃 8 |# `, T& x" c& g
• 摘要:選用齒輪作為動力傳動的部件,,輪齒的損耗不可避免,,在齒輪副的長期運行中,輪齒表面可能會出現(xiàn)不同類型的損傷形式,。在各類損傷形式中,,點蝕的出現(xiàn)、擴展會導(dǎo)致齒面金屬材料的遺失,,并改變齒輪的幾何尺寸,,從而影響齒輪副壽命。! x+ N7 @! H+ J6 w) {
前言
$ A" O h. c4 u- G" A+ @ 選用齒輪作為動力傳動的部件,,輪齒的損耗不可避免,,在齒輪副的長期運行中,輪齒表面可能會出現(xiàn)不同類型的損傷形式,。在各類損傷形式中,,點蝕的出現(xiàn)、擴展會導(dǎo)致齒面金屬材料的遺失,,并改變齒輪的幾何尺寸,,從而影響齒輪副壽命。! F3 M* S$ h: {8 \* w' E
對轉(zhuǎn)窯類設(shè)備中廣泛使用的大型開式齒輪,,如未根據(jù)輪齒的實際機加工條件和運行工況,,采取有針對性的潤滑方案,點蝕的形成和點蝕的后續(xù)擴展往往不可避免,。
$ S# M' m9 @$ A4 v; w 克魯勃針對開式齒輪的運行條件提供系列潤滑方案,,在保障良好潤滑狀態(tài)、降低齒輪磨損量,、延長齒輪壽命的同時,,能夠有效杜絕點蝕損傷的發(fā)生,并緩解既有點蝕的擴展,。
3 {$ U8 W1 S6 `一,、點蝕的形貌 2 O1 e: _. F/ h% P* X
齒輪在運轉(zhuǎn)過程中受到周期性變化的接觸應(yīng)力作用,當接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞強度時,,會在齒輪表面或次表層上產(chǎn)生疲勞裂紋,。疲勞裂紋不斷擴展、延伸,,最終使小塊金屬脫落,,形成不同形狀的小凹坑,。齒面金屬材料遺失和出現(xiàn)凹坑是齒面疲勞損傷的典型特征。 ; Z( T' v) {- C, @1 \! Z, m$ n
按照ANSI/AGMA1010-E95, 點蝕分為宏觀點蝕和微點蝕兩大類,。根據(jù)點蝕坑的形狀和大小,,宏觀點蝕可以分為初期點蝕、擴展性點蝕,、片蝕或剝落,。下列圖片顯示了在水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)窯、球磨機和火電廠球磨機開式齒輪出現(xiàn)的各種點蝕具體形貌,。( @, w& M6 M# A) \& H
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圖1 球磨機小齒輪根部的初期點蝕
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i) T. ~5 J5 _9 j2 z8 l8 `圖2 回轉(zhuǎn)窯小齒輪根部的擴展性點蝕
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# ~+ d1 L' N! L' c圖3 回轉(zhuǎn)窯大齒輪的擴展性點蝕
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圖4 球磨機小齒輪的擴展性點蝕 ! m5 R9 }) t" A) `9 G
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圖5 球磨機小齒輪上的片蝕
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1 L( e' E7 y: [% y5 [1 V5 ^/ Q圖5 回轉(zhuǎn)窯小齒輪上的片蝕
! u/ Z) I5 E0 [( \( y二,、利用潤滑防止大型開式齒輪出現(xiàn)點蝕 $ _, A9 k; A: ~) f
在齒輪的設(shè)計、制造階段,,可以通過若干方法來降低齒輪出現(xiàn)點蝕的可能性,,如加大齒輪嚙合角,變更齒輪傳動類型,、輪齒表層或整體硬化處理,、降低齒輪表面粗糙度等。但受限于制造成本加工能力,,不可能完全消除點蝕出現(xiàn)的誘因,。 - N: r8 t0 [4 I- V& V
在齒輪的使用過程中,通過有效的潤滑能夠防止早期點蝕的發(fā)生,、抑制或緩解既有點蝕的發(fā)展,。
3 i0 s- L4 s' C4 l/ @1 a 1、使用專用磨合潤滑劑降低齒面粗糙度,,能夠有效防止早期點蝕的出現(xiàn),。 1 U' M, C9 M5 U! O
大型開式齒輪的制造精度較低,在齒輪副投入使用的初期,,由于齒輪嚙合面比較粗糙,,存在局部高點接觸,,這意味著過低的接觸面積和載荷集中,,齒輪表面的高點上不可避免地會出現(xiàn)細微裂紋。此時選用合適的專用潤滑劑能夠及時消除裂紋,,防止裂紋的持續(xù)發(fā)展,。 / h7 l" {; w/ Q
專用磨合劑在具備足夠潤滑性能的同時,利用內(nèi)含的特殊添加劑和固體添加劑,,結(jié)合腐蝕和磨損功能,,快速消除齒輪表面上參與嚙合的接觸高點,細微裂紋也同時被清除,。在齒輪副的運行中,,齒輪的表面粗糙度持續(xù)下降,,載荷分布趨于均勻,出現(xiàn)裂紋的可能性也就持續(xù)降低,,這表明專用磨合潤滑劑在降低表面粗糙度的同時,,能夠有效的防止早期點蝕的出現(xiàn)。
) r! n5 t0 O9 B/ w3 Y4 ^, p克魯勃為開式齒輪提供最佳磨合潤滑方案,,圖6a是某回轉(zhuǎn)窯開式齒輪投入使用前的齒面狀態(tài),,圖6b是使用磨合潤滑劑Kluberfluid B-F1 Ultra 約5000小時的齒面狀態(tài)。
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圖6a 某回轉(zhuǎn)窯開式齒輪使用前的齒面狀態(tài) o1 K- J1 P0 a
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圖6b 某回轉(zhuǎn)窯開式齒輪磨合后的齒面狀態(tài)
7 V3 Z* d) `( ^8 o2 M# B" ? 為更好的保護現(xiàn)場環(huán)境,,順應(yīng)越來越高的環(huán)保意識,,并進一步提高磨合效果,克魯勃最新研制出新一代磨合潤滑劑Kluberfluid B-F2 Ultra,,為潔凈,、透明磨合潤滑脂,可以通過頻閃儀動態(tài)監(jiān)測球磨機齒輪狀態(tài),,對于回轉(zhuǎn)窯這類慢速較慢的設(shè)備,,即便是在運轉(zhuǎn)狀態(tài),也可通過肉眼觀察齒面狀態(tài),。該磨合劑同時適用于油浴,、漿輪、循環(huán)潤滑,、自動噴射等多種潤滑方式,。
2 R" U0 {+ T; V0 n# O 2、使用高粘度的潤滑油能夠有效杜絕點蝕損傷的發(fā)生,,并緩解既有點蝕的擴展,。
9 s3 v$ Z3 l2 B3 Q3 \6 J5 { 若齒面已具備足夠的接觸比例,為防止齒輪的過度磨損,,須及時將潤滑劑更換為操作潤滑油,。高粘度操作潤滑油在保障潤滑狀態(tài)、降低齒輪磨損量的同時,,能夠防止蝕損傷的發(fā)生,,并緩解既有點蝕的擴展�,?唆敳峁┩该�,、高粘度合成開式齒輪潤滑油系列,其中Kluberfluid C-F3 Ultra具有16500mm2/s@40℃ 的超高粘度,。
. q& a3 v0 ~' n# ?1 A 當齒面上出現(xiàn)疲勞裂紋后,,潤滑油就會侵入裂紋,粘度愈低的油,,易侵入裂紋,。潤滑油侵入裂紋后,,在輪齒嚙合時,會在裂紋內(nèi)受到擠脹,,從而加快裂紋的擴展,。基于上述分析,,對于已出現(xiàn)早期點蝕的齒面,,使用高粘度的潤滑劑,能夠有效抑制或緩解點蝕的擴展,。 : A$ H* ]: |* f& {/ Y( y' S3 v% H& o
圖7顯示的是使用Kluberfluid C-F3 Ultra 近兩年的齒面狀態(tài)對比,,表明在大的接觸壓力作用下,高粘度潤滑劑能夠有效抑制點蝕坑的出現(xiàn),。 , m `! M1 F9 c6 ], ^0 V
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圖7a 換用Kluberfluid C-F3 Ultra 時的齒面狀態(tài) ! M; i% c8 p' m. o, }$ z
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圖7b 換用Kluberfluid C-F3 Ultra 近2年后的齒面狀態(tài)
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. ]9 B$ i! N, T: z8 Z 對于齒面加工精度較低的大型開式齒輪,由于齒輪加工及安裝等原因,,齒面載荷集中現(xiàn)象會經(jīng)常發(fā)生,。如果齒輪副投入運行后發(fā)生齒面載荷集中,疲勞裂紋就會在短時間內(nèi)出現(xiàn),,若不及時采取針對性措施,,裂紋的快速擴展將導(dǎo)致齒面上點蝕坑數(shù)量上升和點蝕坑尺寸增大。在齒輪的磨合階段,,采用克魯勃新一代環(huán)保,、透明磨合潤滑劑Kluberfluid B-F2 Ultra在達到磨合、潤滑等基本目的的同時,,能夠有效防止點蝕坑的出現(xiàn),。 Z( ~8 n$ u( Q* K% q
對于已經(jīng)過齒面磨合、接觸面積較大的齒輪,,采用克魯勃全透明,、高粘度合成開式齒輪潤滑油Kluberfluid C-F3 Ultra系列,可以防止點蝕的產(chǎn)生,。對于已經(jīng)出現(xiàn)點蝕坑的齒面,,使用Kluberfluid C-F3 Ultra也會抑制或緩解點蝕的擴展。
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