齒(chi)(chi)(chi)輪損(sun)傷(shang)的(de)類型多(duo)種多(duo)樣(yang),包括斷(duan)裂、表(biao)面疲勞(點蝕(shi)、剝落)、塑性流(liu)動、擦(ca)傷(shang)、膠(jiao)合(he)、腐蝕(shi)磨損(sun)、燒焦等。為了防止(zhi)齒(chi)(chi)(chi)輪失(shi)效,人(ren)們首先會(hui)從機械角度(du)考(kao)慮問題,如選擇(ze)優良的(de)齒(chi)(chi)(chi)輪材料、合(he)理(li)的(de)齒(chi)(chi)(chi)輪設計參數、先進的(de)熱處理(li)技(ji)術以及高精度(du)的(de)機加工工藝等,這都是必不可(ke)少(shao)且行之有效的(de)。
不容(rong)忽視(shi)的是,合理(li)潤滑對避免(mian)、減(jian)輕和延緩(huan)齒輪失效(xiao)同樣(yang)具(ju)有明(ming)顯的效(xiao)果,因此,齒輪潤滑劑被(bei)看作是齒輪機(ji)構的元件之(zhi)一。
剝落
剝落機(ji)理和點蝕相同,從硬(ying)齒面(mian)(mian)或(huo)表面(mian)(mian)硬(ying)化齒面(mian)(mian)上去除由(you)(you)于(yu)熱處理不當而(er)引起(qi)的應(ying)力或(huo)由(you)(you)于(yu)次表面(mian)(mian)裂(lie)痕產生的較大金(jin)(jin)屬(shu)屑,形成剝落。它是由(you)(you)材料缺(que)陷、過(guo)載或(huo)其他(ta)使(shi)用問(wen)題而(er)引起(qi)。點蝕、剝落通常(chang)被稱為金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)(mian)疲(pi)勞,潤滑油的粘度、種類、添加劑對這種磨損形態均有影響(xiang)。
黏度對齒(chi)輪(lun)疲(pi)勞壽命影(ying)響最大(da)。大(da)多數都(dou)認為黏度越(yue)大(da),產生疲(pi)勞所需的(de)時間(jian)(jian)越(yue)長。這是由于(yu)(yu)在(zai)滾(gun)動(dong)接觸中于(yu)(yu)齒(chi)面間(jian)(jian)介入(ru)油(you)膜(mo),則壓(ya)力分布就變(bian)得平(ping)緩;滾(gun)動(dong)面上的(de)微(wei)觀凸凹由于(yu)(yu)油(you)膜(mo)的(de)存(cun)在(zai)而被覆蓋;對外部的(de)負荷(he)變(bian)化有緩沖作用等原因引起(qi)的(de)。
潤滑油種類不同,對(dui)滾動(dong)疲勞的產生有相當大的影響,如同一黏(nian)度的環(huan)烷(wan)基(ji)(ji)油比石蠟基(ji)(ji)油產生疲勞所(suo)需的時間(jian)要長。另外分子結構與壽(shou)(shou)命的有關系,即黏(nian)度相同的油,分子中環(huan)數越(yue)多者,使用壽(shou)(shou)命越(yue)長。
潤滑劑(ji)分子(zi)極性(xing)和活性(xing)增(zeng)大(da),一般有縮(suo)短滾(gun)動疲(pi)勞壽(shou)命(ming)的(de)(de)(de)作用(yong),例如,同(tong)醇(chun)中(zhong)的(de)(de)(de)OH(羥基)被極性(xing)強的(de)(de)(de)COOH(羧基)取代,則疲(pi)勞壽(shou)命(ming)降低1/4;酯比羧酸和醇(chun)的(de)(de)(de)壽(shou)命(ming)長。這些都是由于(yu)化學表面活性(xing)不同(tong)對裂紋的(de)(de)(de)產生(sheng)和發(fa)展影(ying)響不同(tong)的(de)(de)(de)原因。
添加(jia)劑的影響很(hen)復雜,在(zai)不(bu)(bu)同條(tiao)件下結(jie)果(guo)不(bu)(bu)一致。用滾動四球機研究的結(jie)果(guo)表(biao)明(ming),添加(jia)二(er)丁基亞磷酸酯和氯化石蠟則壽命降低,而加(jia)元(yuan)素硫(liu)則壽命延長(chang)。
添(tian)(tian)加(jia)劑(ji)種(zhong)類和(he)添(tian)(tian)加(jia)量不同,對壽命(ming)影(ying)響有相當大的差別。硫化(hua)萜(tie)烯和(he)二烷(wan)基(ji)二硫代磷酸鋅添(tian)(tian)加(jia)2%左右(you)時(shi)能(neng)顯著提高疲勞壽命(ming)。但添(tian)(tian)加(jia)量再增加(jia),延長(chang)壽命(ming)的作用(yong)逐漸變小(xiao);而(er)當到某一添(tian)(tian)加(jia)量以后,壽命(ming)反而(er)降(jiang)低(di)。
塑性流動
這(zhe)是由于重載而使表(biao)面(mian)(mian)(mian)應力(li)超過齒(chi)輪材料(liao)的彈(dan)性極限(xian)而引起(qi)輪齒(chi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)變形。通常在(zai)較(jiao)軟材料(liao)中出現這(zhe)種情況,表(biao)面(mian)(mian)(mian)材料(liao)可能(neng)沿齒(chi)端(duan)面(mian)(mian)(mian)和齒(chi)頂擠壓(ya),最后(hou)在(zai)齒(chi)面(mian)(mian)(mian)上形成(cheng)毛刺(ci)。節線起(qi)皺(zhou)突起(qi)或齒(chi)根凹陷也屬(shu)于這(zhe)個范疇(chou)。
如果這(zhe)類(lei)破壞現象是(shi)由強烈振動或(huo)沖(chong)(chong)擊載荷(he)引起的話,則高(gao)粘度(du)潤滑劑有緩沖(chong)(chong)載荷(he)的作用(yong),但僅(jin)靠(kao)改(gai)變潤滑劑不(bu)能解決這(zhe)類(lei)問題。
擦傷
這是磨(mo)料(liao)磨(mo)損的一種類型,當硬顆(ke)粒尺(chi)寸大于隔開(kai)輪(lun)齒表面的油(you)膜厚度,并進入(ru)齒輪(lun)嚙合(he)區(qu)域(yu)時,齒表面在滑動方向就會出現(xian)擦傷(shang),這些顆(ke)粒可(ke)能是灰(hui)塵(chen)、沙、鑄造氧化皮、齒輪(lun)或軸(zhou)承(cheng)材料(liao)或任何(he)其它磨(mo)屑(xie),以各種方式進入(ru)潤滑系統。
上述這些雜質(zhi)可(ke)以在空氣中并通(tong)過密封不嚴的(de)罩或敞開的(de)檢視孔進入(ru),也可(ke)能是(shi)沒有認真清洗箱體(ti)或旋轉零件而混入(ru)雜質(zhi)造成;磨屑也可(ke)能是(shi)齒輪磨損的(de)產物,通(tong)過實(shi)驗分析(xi)可(ke)指出這些顆粒材料的(de)類型。
加大潤滑劑(ji)粘度能提高油膜厚(hou)度,這(zhe)樣能減輕(qing)擦傷(shang),但不能根(gen)治它。最好(hao)的解決辦法是對乳(ru)化劑(ji)進行(xing)精密的過濾(lv)和(he)改善維(wei)護條(tiao)件等(deng)以(yi)除掉磨粒。一旦(dan)這(zhe)些問題得(de)以(yi)解決,齒輪表面的損傷(shang)也將會停止。
膠合
膠合是(shi)油膜(mo)被破(po)壞而引起的(de)(de)金屬熔融(rong)后產生的(de)(de)損(sun)(sun)傷。膠合程(cheng)度(du)輕(qing)的(de)(de)是(shi)在油滑(hua)動方向(xiang)有(you)撕裂的(de)(de)痕跡,嚴重的(de)(de)是(shi)齒(chi)(chi)面(mian)的(de)(de)損(sun)(sun)壞,不能繼續使用。易引起膠合的(de)(de)部位是(shi)嚙(nie)合面(mian)的(de)(de)開(kai)始和終止處,即減速(su)時在小齒(chi)(chi)輪齒(chi)(chi)根(gen)(gen)和大齒(chi)(chi)輪的(de)(de)齒(chi)(chi)頂,或(huo)小齒(chi)(chi)輪的(de)(de)齒(chi)(chi)頂和大齒(chi)(chi)輪齒(chi)(chi)根(gen)(gen)。這是(shi)因為這些(xie)地(di)方滑(hua)移(yi)速(su)度(du)大,而且嚙(nie)合開(kai)始時一(yi)般有(you)很大的(de)(de)力。關于產生膠合的(de)(de)條(tiao)件有(you)負(fu)荷、滑(hua)移(yi)速(su)度(du)、摩擦(ca)系數、材(cai)質、制造誤差、應力集中和潤滑(hua)油等多種因素,非常復雜。
熱(re)比(bi)機械(xie)力(li)更容易削弱油膜強(qiang)度(du)(du)。齒(chi)(chi)輪負荷(he)中(zhong)相(xiang)(xiang)當(dang)大(da)的(de)部分(fen)是(shi)以邊(bian)界摩擦傳遞(di)的(de),所以負荷(he)和速度(du)(du)增加(jia),接觸部分(fen)的(de)發熱(re)也增加(jia),膠(jiao)合(he)的(de)危(wei)險(xian)性大(da)。接觸部分(fen)的(de)發熱(re)與pυT成(cheng)比(bi)例(p是(shi)最大(da)接觸應力(li),υ是(shi)齒(chi)(chi)面(mian)相(xiang)(xiang)對滑移速度(du)(du),T為節點(dian)到(dao)嚙合(he)的(de)距(ju)離(li))。齒(chi)(chi)面(mian)嚙合(he)的(de)瞬間可(ke)以達到(dao)相(xiang)(xiang)當(dang)高(gao)的(de)溫度(du)(du),接觸點(dian)油膜破(po)裂是(shi)由于(yu)這種高(gao)溫引起的(de)。
黏(nian)度(du)(du)對膠合有(you)較大的影響。油的黏(nian)度(du)(du)高難(nan)以引(yin)起擦傷,因為黏(nian)度(du)(du)越(yue)高,油膜(mo)越(yue)易(yi)形成,油膜(mo)也越(yue)厚(hou),使(shi)負荷(he)在(zai)流體(ti)潤(run)滑領域中的比(bi)例就大。這就是黏(nian)度(du)(du)大的油具有(you)抗膠合性能好(hao)的原因。
潤滑油(you)(you)種類(lei)和(he)添加(jia)(jia)劑對膠(jiao)(jiao)(jiao)合的影響很大(da),極(ji)(ji)壓油(you)(you)比非極(ji)(ji)壓油(you)(you)抗膠(jiao)(jiao)(jiao)合性(xing)好(hao)得多(duo)。極(ji)(ji)壓添加(jia)(jia)劑也因其種類(lei)不(bu)(bu)(bu)同(tong)和(he)往油(you)(you)中添加(jia)(jia)量(liang)不(bu)(bu)(bu)同(tong)而異,一般(ban)添加(jia)(jia)量(liang)大(da)的,抗膠(jiao)(jiao)(jiao)合性(xing)好(hao)。不(bu)(bu)(bu)同(tong)抗極(ji)(ji)壓水(shui)平(ping)(ping)的油(you)(you)其抗膠(jiao)(jiao)(jiao)合性(xing)不(bu)(bu)(bu)同(tong)。抗極(ji)(ji)壓水(shui)平(ping)(ping)高的油(you)(you)抗膠(jiao)(jiao)(jiao)合性(xing)好(hao)。極(ji)(ji)壓劑添加(jia)(jia)量(liang)越多(duo),齒(chi)輪油(you)(you)抗擦(ca)傷(shang)性(xing)能越好(hao)。
油量和潤(run)滑方法對膠(jiao)合亦有較大影(ying)響(xiang)。在齒(chi)輪嚙(nie)合區油量供應不足時,引起齒(chi)輪發熱,抗膠(jiao)合性能(neng)下降(jiang)。隨著油量的增加,抗膠(jiao)合負(fu)荷增加,循(xun)環(huan)噴油比(bi)油浴潤(run)滑好。
腐蝕磨損
輕微(wei)點(dian)蝕(shi)或(huo)齒表面(mian)生銹或(huo)暴露(lu)的(de)無(wu)油漆的(de)金屬表面(mian)會出現腐蝕(shi)和腐蝕(shi)磨損。腐蝕(shi)可(ke)能(neng)由于油中的(de)冷凝水(shui)或(huo)者(zhe)熱交換器(qi)中漏出的(de)水(shui)而(er)引起;也可(ke)能(neng)由于潤(run)滑油中的(de)酸或(huo)腐蝕(shi)添加劑而(er)引起的(de)。
某些潤(run)滑油添(tian)加劑可以(yi)防止(zhi)齒輪(lun)表面生銹,從而(er)達到防止(zhi)腐蝕的(de)(de)作(zuo)用。另外一些則是(shi)阻止(zhi)油氧化而(er)生成酸(suan)。如果(guo)知道產(chan)生腐蝕的(de)(de)原因來(lai)自(zi)外部,還是(shi)可以(yi)糾正的(de)(de)。
燒焦
如果(guo)齒(chi)輪的齒(chi)遭受(shou)強(qiang)熱,材(cai)料(liao)硬(ying)度將(jiang)降低。軟化的材(cai)料(liao)將(jiang)迅(xun)速被去除(chu),因為(wei)它不能承受(shou)相應負荷。
這(zhe)種(zhong)現象的(de)特(te)點(dian)是(shi)齒輪表面由于溫(wen)度高而(er)使其變色(se),如(ru)果(guo)熱源(yuan)來自外部,就必須予以(yi)糾正,如(ru)果(guo)是(shi)摩(mo)擦問(wen)題,則要重新考慮潤(run)滑劑類型和(he)潤(run)滑方法。