前言

　　選用齒輪作為動(dòng)力傳動(dòng)的部件，輪齒的損耗不可避免，在齒輪副的長(zhǎng)期運(yùn)行中，輪齒表面可能會(huì)出現(xiàn)不同類型的損傷形式。在各類損傷形式中，點(diǎn)蝕的出現(xiàn)、擴(kuò)展會(huì)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。

 　　對(duì)轉(zhuǎn)窯類設(shè)備中廣泛使用的大型開(kāi)式齒輪，如未根據(jù)輪齒的實(shí)際機(jī)加工條件和運(yùn)行工況，采取有針對(duì)性的潤(rùn)滑方案，點(diǎn)蝕的形成和點(diǎn)蝕的后續(xù)擴(kuò)展往往不可避免。

　　克魯勃針對(duì)開(kāi)式齒輪的運(yùn)行條件提供系列潤(rùn)滑方案，在保障良好潤(rùn)滑狀態(tài)、降低齒輪磨損量、延長(zhǎng)齒輪壽命的同時(shí)，能夠有效杜絕點(diǎn)蝕損傷的發(fā)生，并緩解既有點(diǎn)蝕的擴(kuò)展。

一、點(diǎn)蝕的形貌

　　齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中受到周期性變化的接觸應(yīng)力作用，當(dāng)接觸應(yīng)力超過(guò)材料的接觸疲勞強(qiáng)度時(shí)，會(huì)在齒輪表面或次表層上產(chǎn)生疲勞裂紋。疲勞裂紋不斷擴(kuò)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。

　　按照ANSI/AGMA1010-E95, 點(diǎn)蝕分為宏觀點(diǎn)蝕和微點(diǎn)蝕兩大類。根據(jù)點(diǎn)蝕坑的形狀和大小，宏觀點(diǎn)蝕可以分為初期點(diǎn)蝕、擴(kuò)展性點(diǎn)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(jī)和火電廠球磨機(jī)開(kāi)式齒輪出現(xiàn)的各種點(diǎn)蝕具體形貌。

 
圖1  球磨機(jī)小齒輪根部的初期點(diǎn)蝕

圖2  回轉(zhuǎn)窯小齒輪根部的擴(kuò)展性點(diǎn)蝕

圖3  回轉(zhuǎn)窯大齒輪的擴(kuò)展性點(diǎn)蝕

 
圖4  球磨機(jī)小齒輪的擴(kuò)展性點(diǎn)蝕

圖5  球磨機(jī)小齒輪上的片蝕

圖5  回轉(zhuǎn)窯小齒輪上的片蝕

二、利用潤(rùn)滑防止大型開(kāi)式齒輪出現(xiàn)點(diǎn)蝕

　　在齒輪的設(shè)計(jì)、制造階段，可以通過(guò)若干方法來(lái)降低齒輪出現(xiàn)點(diǎn)蝕的可能性，如加大齒輪嚙合角，變更齒輪傳動(dòng)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(diǎn)蝕出現(xiàn)的誘因。
在齒輪的使用過(guò)程中，通過(guò)有效的潤(rùn)滑能夠防止早期點(diǎn)蝕的發(fā)生、抑制或緩解既有點(diǎn)蝕的發(fā)展。

　　1、使用專用磨合潤(rùn)滑劑降低齒面粗糙度，能夠有效防止早期點(diǎn)蝕的出現(xiàn)。

　　大型開(kāi)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(diǎn)接觸，這意味著過(guò)低的接觸面積和載荷集中，齒輪表面的高點(diǎn)上不可避免地會(huì)出現(xiàn)細(xì)微裂紋。此時(shí)選用合適的專用潤(rùn)滑劑能夠及時(shí)消除裂紋，防止裂紋的持續(xù)發(fā)展。

　　專用磨合劑在具備足夠潤(rùn)滑性能的同時(shí)，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(diǎn)，細(xì)微裂紋也同時(shí)被清除。在齒輪副的運(yùn)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(rùn)滑劑在降低表面粗糙度的同時(shí)，能夠有效的防止早期點(diǎn)蝕的出現(xiàn)。
克魯勃為開(kāi)式齒輪提供最佳磨合潤(rùn)滑方案，圖6a是某回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪投入使用前的齒面狀態(tài)，圖6b是使用磨合潤(rùn)滑劑Kluberfluid B-F1 Ultra 約5000小時(shí)的齒面狀態(tài)。

圖6a  某回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪使用前的齒面狀態(tài)

圖6b  某回轉(zhuǎn)窯開(kāi)式齒輪磨合后的齒面狀態(tài)

　　為更好的保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，順應(yīng)越來(lái)越高的環(huán)保意識(shí)，并進(jìn)一步提高磨合效果，克魯勃最新研制出新一代磨合潤(rùn)滑劑Kluberfluid B-F2 Ultra，為潔凈、透明磨合潤(rùn)滑脂，可以通過(guò)頻閃儀動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)球磨機(jī)齒輪狀態(tài)，對(duì)于回轉(zhuǎn)窯這類慢速較慢的設(shè)備，即便是在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，也可通過(guò)肉眼觀察齒面狀態(tài)。該磨合劑同時(shí)適用于油浴、漿輪、循環(huán)潤(rùn)滑、自動(dòng)噴射等多種潤(rùn)滑方式。

　　2、使用高粘度的潤(rùn)滑油能夠有效杜絕點(diǎn)蝕損傷的發(fā)生，并緩解既有點(diǎn)蝕的擴(kuò)展。

　　若齒面已具備足夠的接觸比例，為防止齒輪的過(guò)度磨損，須及時(shí)將潤(rùn)滑劑更換為操作潤(rùn)滑油。高粘度操作潤(rùn)滑油在保障潤(rùn)滑狀態(tài)、降低齒輪磨損量的同時(shí)，能夠防止蝕損傷的發(fā)生，并緩解既有點(diǎn)蝕的擴(kuò)展。克魯勃提供透明、高粘度合成開(kāi)式齒輪潤(rùn)滑油系列，其中Kluberfluid C-F3 Ultra具有16500mm2/s@40℃ 的超高粘度。

　　當(dāng)齒面上出現(xiàn)疲勞裂紋后，潤(rùn)滑油就會(huì)侵入裂紋，粘度愈低的油，易侵入裂紋。潤(rùn)滑油侵入裂紋后，在輪齒嚙合時(shí)，會(huì)在裂紋內(nèi)受到擠脹，從而加快裂紋的擴(kuò)展。基于上述分析，對(duì)于已出現(xiàn)早期點(diǎn)蝕的齒面，使用高粘度的潤(rùn)滑劑，能夠有效抑制或緩解點(diǎn)蝕的擴(kuò)展。

　　圖7顯示的是使用Kluberfluid C-F3 Ultra 近兩年的齒面狀態(tài)對(duì)比，表明在大的接觸壓力作用下，高粘度潤(rùn)滑劑能夠有效抑制點(diǎn)蝕坑的出現(xiàn)。

圖7a  換用Kluberfluid C-F3 Ultra 時(shí)的齒面狀態(tài)

圖7b  換用Kluberfluid C-F3 Ultra 近2年后的齒面狀態(tài)

三、結(jié)束語(yǔ)

　　對(duì)于齒面加工精度較低的大型開(kāi)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(huì)經(jīng)常發(fā)生。如果齒輪副投入運(yùn)行后發(fā)生齒面載荷集中，疲勞裂紋就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，若不及時(shí)采取針對(duì)性措施，裂紋的快速擴(kuò)展將導(dǎo)致齒面上點(diǎn)蝕坑數(shù)量上升和點(diǎn)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(rùn)滑劑Kluberfluid B-F2 Ultra在達(dá)到磨合、潤(rùn)滑等基本目的的同時(shí)，能夠有效防止點(diǎn)蝕坑的出現(xiàn)。

　　對(duì)于已經(jīng)過(guò)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(kāi)式齒輪潤(rùn)滑油Kluberfluid C-F3 Ultra系列，可以防止點(diǎn)蝕的產(chǎn)生。對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)點(diǎn)蝕坑的齒面，使用Kluberfluid C-F3 Ultra也會(huì)抑制或緩解點(diǎn)蝕的擴(kuò)展。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 《Appearance of Gear Teeth-terminology of Wear and Failure》, America National Standard.

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