導致微點蝕產生的因素有很多,但最關鍵的因素是齒輪表面粗糙度和潤滑油的選擇。隨著齒輪箱設計和技術的發展,表面硬化或滲碳齒輪被廣泛地應用,這無形中讓微點蝕現象越發地突出,從而也大大提升了重大設備故障的可能性。
因此,了解微點蝕現象的危害、掌握辨識以及控制方法,已經成為齒輪箱日常維護、提高性能水平的必備技能之一。
“微小”隱患,巨大威脅
微點蝕引起的破壞性磨損,可能在設備工作的最初數個小時之內就會出現,齒輪上的微點蝕會引發連鎖反應,導致齒輪、軸承和密封的一系列問題。
齒輪齒面磨損增加:齒輪上出現微點蝕時,所產生的磨損會改變齒輪齒廓的形狀,使得載荷集中于較小的區域,從而影響齒輪在通過嚙合點時的傳動精度,這不僅會導致齒輪箱的振動、噪聲及錯位,還會增加齒輪失效的機率。
點蝕:不斷的磨損,讓原先齒輪齒廓“微點蝕”區域逐漸發展成了一系列“點蝕”。
碎屑壓痕導致剝落:由于磨損而產生的金屬屑會成為齒輪箱潤滑油中的污染物,擠壓在齒輪和軸承表面上成為“碎屑壓痕”,從而改變軸承滾動體和軸承滾道的表面,進而導致軸承表面金屬剝落。
基于埃克森美孚的科學家目前研究的軸承壽命理論和數據,齒輪齒面上的微點蝕產生的硬質碎片顆粒,可能降低軸承壽命20%[ 數據來源于埃克森美孚研發與工程公司]以上。
及早發現,贏得先機
微點蝕幾乎可能出現在齒輪的除節線外的任何位置,最常出現在齒輪嚙合的重載區或者高速滑動區域。正因如此,微點蝕經常會發生在齒輪的齒頂和齒根以及輪齒邊緣,另外在高應力的局部表面也會觀測到微點蝕。然而,通過肉眼是很難看到單個的微點蝕,通常許多微點蝕會集體出現,形成黯淡無光澤的區域時才能觀測到(如圖4)。
在實驗室通過顯微鏡時,一組干凈的齒輪裝備在良好的定向光源下能夠觀測到微點蝕。而在現場檢查時,最好是采用強烈的直射光,不要采用散射的熒光燈,從多個不同角度照亮齒面,以觀察是否出現微點蝕現象。
對癥下藥,瓦解危害
能夠有效抑制微點蝕的解決方案一般有三種:
?使用表面極其平滑或“超精細加工”的齒輪和軸承
?改變設備的工作條件
?選擇專用于抑制微點蝕的潤滑油
然而,超精細加工的齒輪僅用于最關鍵的工業生產中,而改變工作條件通常也是不可能的,因此,最為實際、直接的方法,就是選擇合適的齒輪潤滑油。
高粘度指數、低牽引系數:在選擇專用的抑制微點蝕潤滑油時,簡單地增加潤滑油的ISO粘度等級也并非首選,更好的方法是選擇具有較高的粘度指數、較低的牽引系數的潤滑油,或者兩者都加以考慮。較高的粘度指數可以在工作條件下提供較厚的潤滑油膜,而較低的牽引系數可以幫助減少表面疲勞。例如,美孚齒輪油SHC XMP系列是具有高粘度指數和低牽引系數的合成齒輪油,可以有效控制微點蝕。
平衡配方:雖然微點蝕是一個主要問題,但如果因此而忽視甚至犧牲其他性能來換取解決微點蝕問題,也是不可取的。高品質的齒輪潤滑油應當能擁有平衡的配方,兼顧各大性能的需求。例如,專為工業用齒輪箱設計的美孚SHC齒輪油系列,不僅在防止微點蝕性能表現出色,而且同時具有良好的抗磨損保護、良好的水分離、泡沫控制和抗腐蝕保護、與通用密封材料的兼容性等,其配方能更好地延長設備使用壽命,從而提高設備的生產效率。