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长城润滑油为你揭开工业齿轮微点蚀的“神秘面纱”

2019-11-05 09:58
来源: 粤讯

中国石化长城润滑油华北技术支持中心 陶宇琛

众所周知,工业和汽车行业中许多大大小小的设备都有着齿轮箱的运作。随着社会进步,科技发达,行业中对齿轮箱的要求也日益严苛,在结构上要求体积小、轻量化,但是在功能上要求它承受更大的负荷,应对更复杂的受力情况。因此,微点蚀的现象在近年来变得愈发普遍。齿轮箱在多变的工况中工作,齿轮因微点蚀而出现失效现象时有发生,我们将它定义为一种典型的接触疲劳损坏。

微点蚀会导致机械传动中的齿轮、轴承和密封出现问题。其在齿轮中产生的磨损会改变齿轮齿的形状。当齿轮上出现微点蚀磨损时,齿轮齿的形状变化,使得载荷集中于较小的区域,从而影响齿轮在通过咬合点时的传动精度,更严重的可导致齿轮轮齿的断裂。

微点蚀问题在风力发电行业中尤为重要,它会影响齿牙的准确性,导致噪音增加和引起振动,从而减少齿轮的使用寿命。目前,润滑油都朝着长寿命方向发展,疲劳引起的点蚀及微点蚀成为性能评价的重要指标。微点蚀引起的破坏性磨损,可能出现在工作的最初数个小时之内。如果不加以控制,会导致重大的设备故障。也正因如此,微点蚀的问题在近年受到人们日益关注。

微点蚀和点蚀有何不同?

点蚀又称为孔蚀,是细微的滚动接触疲劳和磨损,它经常发生在磨削、硬质钢的表面硬化齿轮齿面上,通常在滚动和滑动接触、油膜较薄的条件下出现。它是一种集中于金属表面很小范围并深入到金属内部的腐蚀形态。点蚀一般是直径小而深度深,是一种破坏性和隐患较大的腐蚀形态。

微点蚀常出现在硬齿面的齿顶和齿根部位。在齿面发生微点蚀时的表现为齿面上有大量的、微小的凹坑,尽管每个凹坑通常为几十微米,但大量的凹坑可造成齿面大面积的损伤,实质是齿面出现微小裂纹并伴有少量材料转移。

单个的微点蚀通过肉眼是看不到的,但是通常许多微点蚀会集体出现,形成黯淡无光泽的区域。

微点蚀带来哪些“灾厄”?

与其它磨损机理类似,微点蚀对零件使用的耐久性造成不利影响。它能够引起显著的材料损失,可导致齿面轮廓的损失而造成噪声、振动增大和不稳定的载荷,更严重时可导致齿轮轮齿的断裂,是一种潜在的失效模式,使用中可造成明显的危害性问题。此外,微点蚀最终将发展为大规模的点蚀(巨点蚀),也可引起其它的表面破坏形式,如齿面擦伤等。

当齿轮磨损时,磨损的金属成为润滑油中的污染物。这些颗粒在变速箱中循环,挤压在齿轮和轴承表面上。这称之为“碎痕”,会改变轴承滚动体和轴承套圈的表面,从而导致碎裂。由于碎痕和随后的疲劳失效,微点蚀产生的金属颗粒会缩短变速箱中使用的相关轴承的预期寿命。基于轴承寿命理论和数据,齿轮齿上的微点蚀产生的硬质碎片颗粒,可能降低轴承寿命20%以上。即使是采用过滤,在磨损颗粒从润滑油中排出之前还是会产生很多碎痕和相关损坏。另外,这些碎屑还会引起密封件的磨蚀损坏,导致泄漏和污染物侵入。

我们如何抵御微点蚀?

微点蚀的机理目前还不完全清楚,但齿轮操作条件、表面粗糙度和润滑对微点蚀的影响是肯定的。从油品的性能考虑,提高抗微点蚀性能的一种手段是增加润滑油的粘度,从而增加接触区域的有效油膜厚度,减少齿轮表面微凸体的直接接触,但较高的粘度会增加齿轮传动过程中的搅动损失,从而降低能量效率,对经济性是不利的,因此我们不能以牺牲油品其他性能为代价解决微点蚀问题,这就要求油品在保持或者减少润滑油粘度的同时,改变添加剂的化学结构,增强油品抗磨性、良好的水分离性抗泡性和防腐蚀性能等方便,且能保持油品与通用密封材料的兼容性。

长城润滑油AP系列齿轮油在齿轮油系列产品中最具代表性,可有效防止齿轮设备运转过程中微点蚀的产生,满足工业齿轮箱发展及世界主流齿轮箱OEM的规格要求。其具备如下性能特点:

①独特的抗微点蚀性能,有效减少齿面过早损坏的风险。

②极好的承载和抗磨性,可减少钢-钢部件磨损,确保设备正常运转。

③优异的耐温性能,高温时有效抑制油品高温氧化。

④优秀的抗腐防锈及分水特性,可保护设备不产生锈蚀。

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