防“微”杜渐,瓦解齿轮侵蚀危机

防“微”杜渐,瓦解齿轮侵蚀危机  

2018/4/4

润滑油小贴士

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杜渐,瓦解齿轮侵蚀危机

千里之堤,溃于蚁穴。微点蚀这种不起眼的齿轮表面疲劳现象若不加以有效控制,就会成为齿轮箱乃至整个设备崩溃的罪魁祸首。

导致微点蚀产生的因素有很多,但最关键的因素是齿轮表面粗糙度和润滑油的选择。随着齿轮箱设计和技术的发展,表面硬化或渗碳齿轮被广泛地应用,这无形中让微点蚀现象越发地突出,从而也大大提升了重大设备故障的可能性。

因此,了解微点蚀现象的危害、掌握辨识以及控制方法,已经成为齿轮箱日常维护、提高性能水平的必备技能之一。

微小隐患,巨大威胁

微点蚀引起的破坏性磨损,可能在设备工作的最初数个小时之内就会出现,齿轮上的微点蚀会引发连锁反应,导致齿轮、轴承和密封的一系列问题。

齿轮齿面磨损增加:齿轮上出现微点蚀时,所产生的磨损会改变齿轮齿廓的形状,使得载荷集中于较小的区域,从而影响齿轮在通过啮合点时的传动精度,这不仅会导致齿轮箱的振动、噪声及错位,还会增加齿轮失效的机率。

Gear abrasion increasing

点蚀:不断的磨损,让原先齿轮齿廓微点蚀区域逐渐发展成了一系列点蚀
Pitting wear

碎屑压痕导致剥落:由于磨损而产生的金属屑会成为齿轮箱润滑油中的污染物,挤压在齿轮和轴承表面上成为碎屑压痕,从而改变轴承滚动体和轴承滚道的表面,进而导致轴承表面金属剥落。

Metal peeling from bearing surface

基于埃克森美孚的科学家目前研究的轴承寿命理论和数据,齿轮齿面上的微点蚀产生的硬质碎片颗粒,可能降低轴承寿命201以上。

及早发现,赢得先机

微点蚀几乎可能出现在齿轮的除节线外的任何位置,最常出现在齿轮啮合的重载区或者高速滑动区域。正因如此,微点蚀经常会发生在齿轮的齿顶和齿根以及轮齿边缘,另外在高应力的局部表面也会观测到微点蚀。然而,通过肉眼是很难看到单个的微点蚀,通常许多微点蚀会集体出现,形成黯淡无光泽的区域时才能观测到(如图4)。

Micro pitting observation

4:微点蚀观察

在实验室通过显微镜时,一组干净的齿轮装备在良好的定向光源下能够观测到微点蚀。而在现场检查时,最好是采用强烈的直射光,不要采用散射的荧光灯,从多个不同角度照亮齿面,以观察是否出现微点蚀现象。

对症下药,瓦解危害

能够有效抑制微点蚀的解决方案一般有三种:

  • 使用表面极其平滑或超精细加工的齿轮和轴承
  • 改变设备的工作条件
  • 选择专用于抑制微点蚀的润滑油

然而,超精细加工的齿轮仅用于最关键的工业生产中,而改变工作条件通常也是不可能的,因此,最为实际、直接的方法,就是选择合适的齿轮润滑油。

高粘度指数、低牵引系数:在选择专用的抑制微点蚀润滑油时,简单地增加润滑油的ISO粘度等级也并非首选,更好的方法是选择具有较高的粘度指数、较低的牵引系数的润滑油,或者两者都加以考虑。较高的粘度指数可以在工作条件下提供较厚的润滑油膜,而较低的牵引系数可以帮助减少表面疲劳。例如,美孚齿轮油SHC XMP系列是具有高粘度指数和低牵引系数的合成齿轮油,可以有效控制微点蚀。

Mobil SHC 600 Balanced formula technology

5:美孚SHC 600系列润滑油拥有平衡配方技术

平衡配方:虽然微点蚀是一个主要问题,但如果因此而忽视甚至牺牲其他性能来换取解决微点蚀问题,也是不可取的。高品质的齿轮润滑油应当能拥有平衡的配方,兼顾各大性能的需求。例如,专为工业用齿轮箱设计的美孚SHC齿轮油系列,不仅在防止微点蚀性能表现出色,而且同时具有良好的抗磨损保护、良好的水分离、泡沫控制和抗腐蚀保护、与通用密封材料的兼容性等(如图52),其配方能更好地延长设备使用寿命,从而提高设备的生产效率。

 

1数据来源于埃克森美孚研发与工程公司

2该数据来源于埃克森美孚研发与工程公司,所引用的数据和结果是基于埃克森美孚对美孚产品的测试和分析。该润滑油产品的实际应用效果对不同的用户可能由于设备的种类、运行条件和环境、保养情况等的不同而有所差异。



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