Разбиране на износването на екипировката
Износване на зъбни колела е постепенната загуба на материал от повърхностите на зъбите на зъбните колела, причинена от механични процеси - износване, адхезия, умора на повърхността и корозия. За разлика от внезапната повреда на счупен зъб, износването на зъбната предавка е постепенно влошаване, което променя профила на зъба, увеличава обратна реакция, и постоянно повишава шума и вибрация нива. Ако не се контролира, това води до функционална повреда, когато загубата на материал стане прекомерна или премине в по-агресивни режими на повреда, като например хлъзгане или счупване на зъб. Тъй като износването напредва бавно и предсказуемо, то е една от най-удовлетворяващите повреди за проследяване: разбиране на механизмите и проследяване на тяхното развитие чрез анализ на вибрациите, анализ на масло, а периодичната проверка превръща предстоящата повреда в планирана и евтина смяна на предавката.
1. Видове и механизми на износване на зъбните колела
Износването не е единичен процес. Идентифициране на който механизма на работа е първата стъпка към спирането му, защото лечението на абразивното износване (по-чисто масло) е различно от лечението на изтъркването (по-добър смазочен филм). Това са основните начини, които се наблюдават в промишлеността Предавки.
Абразивно износване
Най-разпространеният механизъм в индустриалните редуктори. Твърди частици - мръсотия, метални стружки или образувани преди това остатъци от износване - се задържат между фланговете на зъбите и отстраняват материала чрез шлифоване, подобно на притриване. Резултатът е полирана, гладка повърхност, като материалът се отстранява сравнително равномерно, а скоростта се променя в зависимост от нивото на замърсяване и натоварването. Ефективната филтрация, доброто уплътнение и чистият монтаж са основните средства за защита.
Износване на лепилото (изтъркване / набраздяване)
Това се проявява при силно натоварване или недостатъчно смазване, когато защитният маслен филм се разрушава и асперсите влизат в истински контакт метал-метал. Микроскопичното заваряване и разкъсване в точките на контакт с плъзгащите се зъби води до груби, разкъсани повърхности, видимо пренасяне на материал между съвпадащите зъби и следи от задиране, подравнени с посоката на плъзгане. Задирането е опасно, защото може да се развие бързо, след като започне, и да ескалира до катастрофална повреда; адекватното смазване, добавките за екстремно налягане (EP) и намалените натоварвания го държат настрана.
Микропитинг
Режим на износване на повърхността, който създава фина, матирана текстура. Тънките смазочни филми позволяват високо контактно напрежение в мащаба на аспертите, което създава хиляди микроскопични ямички с диаметър около 10-50 µm и характерен матово-сив вид. Обикновено се концентрира в близост до линията на стъпката, където се съчетават търкалянето и плъзгането. Микропилингът може да се стабилизира, ако е лек, или да премине в макропилинг, ако е силен - и в двата случая той променя профила на зъба и повишава шума и вибрациите.
Умерено (нормално) износване
Не всяко износване е грешка. При всички зъбни колела се очаква известна степен на постепенно полиране и отстраняване на материала с течение на годините. Скоростта на износване трябва да бъде бавна и предвидима (под 0,1 mm за целия живот на зъбното колело) и е напълно приемлива, при условие че остава в рамките на конструктивните допуски. Разпознаване на нормалното износване предотвратява ненужната намеса.
Корозивно износване
Задвижвано от влага, киселинни смазочни материали или химическо замърсяване, корозионното износване се проявява като оцветяване в ръждив цвят, грапавост на повърхността и питинг. То се среща най-често, когато скоростната кутия се намира на празен ход с наличие на влага - например при задвижване в режим на готовност или при съхранение. Правилното уплътняване, инхибиторите на корозията и защитата при съхранение (включително изсушители за въздух) са стандартните превантивни мерки.
2. Ефекти от износването на зъбните колела
С изчезването на материала от фланговете, последствията са каскадни - от геометрията, през изпълнението, до ускоряващото се саморазрушаване.
Геометрични промени
- Промяна на профила: еволвентният профил се влошава, нарушавайки плавното конюгирано действие, което поддържа мрежата спокойна.
- Повишена реакция: загубата на материал увеличава хлабината между съвпадащите зъби.
- Намалено съотношение на контактите: по-малко зъби разпределят натоварването във всеки един момент.
- Концентрация на натоварването: останалата контактна зона е подложена на по-голямо напрежение.
Влошаване на производителността
- Повишена вибрация: лошият контакт между зъбите и различната твърдост на мрежата водят до периодични удари.
- Шум: Тракане от обратен удар, хленчене от грапавост на повърхността
- Намалена ефективност: по-високите загуби от триене водят до загуба на входяща мощност.
- Загуба на точност: нарастващият луфт намалява точността на позициониране при индексиране и сервозадвижвания.
Ускорено влошаване
Износването е склонно да се самоподхранва. Износените зъби понасят по-големи натоварвания, тъй като по-малко зъби ги споделят, напрежението се концентрира в износените участъци и процесът може да премине в образуване на ями или в пълно счупване на зъба. По-лошото е, че образуваните от износването остатъци се превръщат в абразивен материал за по-нататъшно абразивно износване - положителна обратна връзка, поради което ранното откриване се изплаща.
3. Методи за откриване
Няколко допълващи се техники улавят износването на различни етапи. Най-силните програми съчетават поне две, тъй като всяка от тях разглежда различен аспект на едно и също влошаване.
Анализ на вибрациите
Зацепването на двойка зъбни колела предизвиква силен тон в честота на зацепване на зъбните колела (GMF), а износването оставя ясни отпечатъци от пръсти около него:
- Тенденция на амплитудата на GMF: постепенното нарастване показва прогресивно износване.
- Развитие на хармониците: появата и нарастването на 2×GMF и 3×GMF при влошаване на профила.
- Странични ленти: скорост на вала странични ленти възникващи около ГМФ, което сигнализира за модулация на мрежата.
- Шум в широколентовия достъп: повишено високочестотно съдържание от грапавостта на повърхността.
- Времева форма на вълната: нарастваща нередовност и въздействие върху времева форма на сигнала.
Знаейки къде точно да погледнете първо, тълкуването е много по-лесно; Калкулатор за честота на зъбната мрежа ви дава очакваната GMF и разстоянието между страничните ленти от броя на зъбите и скоростта на вала, преди изобщо да отворите спектъра.
Анализ на маслото
- Анализ на износващите се частици: проследяване на концентрацията на желязо в петролни проби.
- Ферография: класифициране на морфологията на частиците - триещи се срещу режещи срещу уморяващи се частици - за определяне на начина на износване.
- Спектрографски анализ: елементен състав, който разкрива кои метали се износват.
- Броене на частици: тенденция за концентрацията и разпределението на размера на отломките.
- Ранно откриване: Анализът на маслото може да сигнализира за необичайно износване, преди да се появи симптом на вибрации, което го прави мощна първа аларма.
Визуална проверка
Прекият разпит остава решаващ. Проверката с бурескоп позволява преглед без разглобяване; пълната проверка се извършва по време на основен ремонт. Инженерите измерват дебелината на зъбите по линията на стъпката, проверяват моделите на контакт (като използват посиняване или пренасяне на покритие), фотографират зъбите за историческо сравнение и сравняват резултатите с публикуваните от производителя граници на износване.
Мониторинг на шума
Акустичните методи допълват набора от инструменти: акустична емисия от контактите на зъбите, ултразвуково измерване на състоянието на повърхността и прости промени в звуковия шум, които често предупреждават опитния оператор много преди да бъде изпълнен маршрутът на сензора.
4. Превенция и удължаване на живота
По-голямата част от износването на зъбните колела е контролируемо. Четири лоста - смазване, контрол на замърсяването, управление на натоварването и центровка - вършат тежката работа.
Правилно смазване
Използвайте правилния вискозитет на смазочния материал за натоварването и скоростта, добавете EP добавки за високи натоварвания и осигурете достатъчно количество и поток. Поддържането на чистотата на маслото чрез филтриране и смяна на маслото по графика на производителя предпазва филма, който не позволява износване на лепилото.
Контрол на замърсяването
Ефективното уплътняване предотвратява проникването на частици; филтрираните дихателни отвори не позволяват на скоростната кутия да засмуква прах при нагряване и охлаждане; чистите практики за сглобяване и поддръжка предотвратяват внасянето на замърсявания; а системите за филтриране на маслото с абсолютна стойност около 10-25 µm отстраняват абразивите, които вече са в циркулация.
Управление на натоварването
Работете в рамките на проектните стойности на натоварване, избягвайте ударни натоварвания и внезапни промени в натоварването, следете за предаваните въртящ момент и мощност и обмислете увеличаване на размера на редуктора, ако той е постоянно претоварен.
Подравняване и монтаж
Уверете се, че моделът на контакта се разпространява по цялата ширина на повърхността, коригирайте всички валове несъответствие които причиняват натоварване на ръбовете, изберете и поддържайте правилно лагерите и проверете дали хлабината е в рамките на спецификацията. Обърнете внимание, че несъосността на редуктора често възниква нагоре по веригата - лошо подравнен съединител или остатъчна дисбаланс в задвижващия ротор натоварва зъбите неравномерно. Коригирането на тези основни причини на полето с преносим балансьор и анализатор като този на Балансет-1а премахва скрития фактор за ускорено износване на зъбните колела, преди то да е достигнало страничните части на зъбите.
5. Кога да смените зъбните колела
В крайна сметка износването преминава границата от монитор към замяна. Ясните, измерими критерии поддържат това решение обективно, а не реактивно.
Критерии за заместване
- Дебелина на зъбите: износване над границата, определена от производителя, обикновено загуба на материал 10-20%.
- Нива на вибрации: Амплитудата на GMF надвишава алармените граници, въпреки подобренията в смазването
- Степен на изпичане: повече от около 30% от повърхността на зъба показва умерени до тежки язви.
- Набраздяване / изтъркване: всяко умерено до тежко точкуване само по себе си е спусък за замяна.
- Шум: прекомерен шум, показващ лош контакт със зъбите.
- Обратна реакция: измерени стойности, надвишаващи посочения максимум.
Съображения относно времето
Планирайте подмяната в зависимост от планираните прекъсвания, а не от извънредни ситуации. Заменяйте съвпадащите зъбни колела като двойка - те се износват заедно, а ново зъбно колело, което се зацепва с износено, се износва бързо. Ако корпусът е повреден, преценете дали да подмените цялата скоростна кутия или само зъбната предавка и поръчайте резервни зъбни колела навреме, тъй като при нарязаните зъбни колела времето за доставка може да бъде дълго.
Износването на зъбните колела е неизбежна последица от предаването на енергия, но е и една от най-управляемите. Чрез правилно смазване, дисциплиниран контрол на замърсяването и системно мониторинг на състоянието - особено при проследяване на честотата на зацепване на зъбните колела и на страничните им ленти, както и при анализ на маслото - степента на износване може да бъде сведена до минимум, животът на скоростната кутия - до максимум, а смяната на зъбните колела - извършена по планиран график много преди да настъпи катастрофална повреда.
