齒輪是減速器的核心部件,齒輪故障是導(dǎo)致減速器故障的重要因素。齒輪損壞形式有:齒面點(diǎn)蝕、輪齒折斷、齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性流動(dòng)等。在減速器的工作中,齒輪點(diǎn)蝕是減速器失效的主要原因之一,齒輪點(diǎn)蝕問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)較大的振動(dòng)、潤(rùn)滑油溫度上升、軸承磨損等問(wèn)題,以致減速機(jī)使用2-3年就需要進(jìn)行大修。
點(diǎn)蝕的概念:
當(dāng)一對(duì)齒輪嚙合時(shí),兩個(gè)齒面在接觸處會(huì)發(fā)生周期性的摩擦應(yīng)力,當(dāng)該接觸應(yīng)力超出了齒面材料的疲勞極限時(shí),齒輪運(yùn)行一段時(shí)間后,在齒輪表面上會(huì)產(chǎn)生一道細(xì)小的裂紋,當(dāng)裂紋繼續(xù)擴(kuò)大時(shí),表面會(huì)出現(xiàn)一層薄薄的裂紋,這就是所謂的點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕產(chǎn)生后,齒面承載區(qū)迅速減小,接觸應(yīng)力急劇增加,不但會(huì)造成齒面疲勞失效,而且會(huì)破壞齒面的嚙合精度,造成較大的動(dòng)態(tài)載荷,最后造成大量齒面脫落,從而報(bào)廢。
點(diǎn)蝕的機(jī)制與過(guò)程
齒面磨耗是由齒面接觸摩擦引起的齒面在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生的裂紋,并將其分離出微片而造成的??死K里斯基摩擦疲勞理論認(rèn)為:點(diǎn)蝕的基本機(jī)理是:由于表面粗糙度和波紋度的存在,兩個(gè)齒面的表面接觸是不連續(xù)的;磨損是由于實(shí)際接觸區(qū)的局部變形和局部應(yīng)力而發(fā)生的材料機(jī)械破壞過(guò)程;摩擦表面某些部分的材料疲勞破壞將取決于接觸區(qū)所承受的交變載荷。點(diǎn)蝕過(guò)程是由三個(gè)發(fā)展階段所組成的。一是表面的相互作用;二是在摩擦力的影響下,接觸材料表層性質(zhì)的變化;三是表面的破壞和磨損微粒的脫落。表面相互作用是這三個(gè)發(fā)展階段中最重要的階段,同時(shí)必須考慮到相互作用的雙重特性和接觸的不連續(xù)性。
疲勞腐蝕是由以下幾個(gè)方面引起的:
1、精密行星減速機(jī)的傳動(dòng)軸承使用過(guò)度或軸承與軸承座孔之間的間隙過(guò)大,導(dǎo)致傳動(dòng)軸承的振動(dòng)過(guò)大,從而導(dǎo)致負(fù)載增加,從而導(dǎo)致齒輪的傳遞負(fù)載增加,從而導(dǎo)致齒面的疲勞腐蝕。
2、減速機(jī)齒面裝配時(shí),未嚴(yán)格按照維修工藝進(jìn)行,造成齒面局部接觸,載荷過(guò)大,造成齒面疲勞點(diǎn)蝕。
3、潤(rùn)滑油過(guò)期、磨損、粘性過(guò)低或失效,使齒面不能形成油膜,使齒與齒間的直接接觸導(dǎo)致齒面疲勞點(diǎn)腐蝕。
4、潤(rùn)滑油中加入了油性劑和極壓添加劑,具有減小摩擦、增加油膜強(qiáng)度、改善齒輪耐腐蝕性能的作用。但是,由于某些添加劑中含有的腐蝕成分,會(huì)引起齒面的腐蝕,進(jìn)而引起裂紋;同時(shí),由于添加劑中的氣泡也會(huì)導(dǎo)致齒面的點(diǎn)蝕和剝落。
5、油溫高會(huì)使?jié)櫥偷恼扯认陆?,使齒面產(chǎn)生油膜,使齒面的潤(rùn)滑薄膜減少,從而使齒面的承載能力和抗磨能力下降,從而產(chǎn)生點(diǎn)蝕。
6、由于裝配精度較低,導(dǎo)致齒輪的嚙合區(qū)域出現(xiàn)局部超載,從而導(dǎo)致實(shí)際接觸應(yīng)力大大超出許用嚙合應(yīng)力,這是由于齒輪副的兩條中心線(xiàn)不平行或太大的交叉偏差以及在齒輪加工過(guò)程中產(chǎn)生的齒向誤差。但由于齒輪材質(zhì)的熱處理及硬度的選用不合理,導(dǎo)致齒面硬度較低,無(wú)法滿(mǎn)足工作要求,這也是導(dǎo)致齒面腐蝕的主要原因。
7、電機(jī)聯(lián)軸節(jié)與減速器的輸入聯(lián)軸節(jié)不同心,使減速器的進(jìn)口齒輪承受不均勻的載荷,使某一側(cè)的齒輪承受過(guò)大的載荷,從而導(dǎo)致齒面腐蝕,從而導(dǎo)致減速器的齒輪損壞。
8、齒輪齒面腐蝕的先決條件是出現(xiàn)微小裂紋,在工作中多次載荷作用下,裂紋會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大,最終造成點(diǎn)蝕。潤(rùn)滑油的粘度對(duì)點(diǎn)腐蝕有較大的影響,在工作時(shí),潤(rùn)滑油的稀疏程度要高于粘性油,容易滲入裂縫,從而導(dǎo)致裂紋的蔓延。高粘度的潤(rùn)滑油,能減慢沖擊,延遲裂縫的蔓延,提高齒輪的耐蝕性。若加入低粘度的潤(rùn)滑油,會(huì)導(dǎo)致減速機(jī)齒輪發(fā)生點(diǎn)蝕。在實(shí)際生產(chǎn)中,常發(fā)生減速器箱體進(jìn)水,導(dǎo)致潤(rùn)滑油乳化,結(jié)果表明,減速器進(jìn)水的原因是由于減速器進(jìn)口油封損壞,水流通過(guò)減速器的進(jìn)口軸流入變速箱,導(dǎo)致機(jī)油乳化和變質(zhì)。從而導(dǎo)致了潤(rùn)滑油的粘性下降,從而導(dǎo)致了齒面的點(diǎn)蝕。
降低點(diǎn)蝕的方法:
(1)減速器選型時(shí),選用合適的齒輪材質(zhì)及熱處理硬度,并由專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員監(jiān)督,以保證傳動(dòng)裝置的裝配精度,并保證傳動(dòng)裝置的嚙合精度,以降低點(diǎn)蝕。
(2)減速器和電機(jī)的分段安裝,減速器和電機(jī)、減速器和被驅(qū)動(dòng)裝置之間的間隙嚴(yán)格按照GB50231 《機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范》GB50231的規(guī)定進(jìn)行,以確保減速機(jī)的安裝精度。
(3)在攪拌減速機(jī)中,應(yīng)適當(dāng)?shù)乜刂谱⒛z量、控制罐中的材料濃度、穩(wěn)定器中的液面、減小負(fù)載和減小交流負(fù)載的變化率,以減小齒輪的點(diǎn)蝕。
(4)合理選用下、中兩種支承材料,從原來(lái)的錫青銅、四氟乙烯材料改為四氟乙烯+尼龍,這樣可以降低軸承和攪拌軸的磨損,并對(duì)軸承和軸承座之間的間隙進(jìn)行修理,從而降低減速器的負(fù)荷,從而提高齒輪的使用壽命。
(5)選用粘度適宜的潤(rùn)滑油,定期檢查機(jī)油質(zhì)量,如有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。減速機(jī)與電動(dòng)機(jī)的連接部分及減速機(jī)油封的壓力蓋上均涂上了密封件,以阻止雨水的侵入。
(6)采用循環(huán)水冷卻攪拌減速機(jī),由于循環(huán)水中的鈣化物沉淀于內(nèi)冷管內(nèi),導(dǎo)致傳熱管與換熱器的傳熱性能下降,甚至出現(xiàn)堵塞,導(dǎo)致機(jī)油油溫上升。
(7)在選用潤(rùn)滑油后,減速器可按一定比例加入抗磨損、耐壓的助劑,以提高減速齒輪的潤(rùn)滑性能,降低齒面磨損。
結(jié)論
減速器齒面磨損的原因很多,除了減速器本身的加工精度、齒輪的材質(zhì)、溫度的配比、減速器和攪拌系統(tǒng)的裝配精度、負(fù)載分布以及冷卻潤(rùn)滑等都有著密切的聯(lián)系。所以,在未來(lái)的減速機(jī)設(shè)備安裝維修中,必須嚴(yán)格遵循以上幾項(xiàng)措施,以減少齒輪點(diǎn)蝕,從而提高其使用壽命。
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