درک سایش تجهیزات
سایش دنده از دستدادن تدریجی ماده از سطوح دندانهای چرخ است که ناشی از فرآیندهای مکانیکی — ساییدگی، چسبندگی، خستگی سطح و خوردگی است. برخلاف شکست ناگهانی دندان شکسته، فرسایش چرخدندان یک تخریب تدریجی است که پروفیل دندان را تغییر شکل میدهد و واکنش منفیرا افزایش میدهد، و بهتدریج سر و صدا و لرزش سطوح را بالا میبرد. اگر بدون کنترل باقی بماند به شکست کاربردی منجر میشود زمانی که ضایعات ماده بیشازحد زیاد شود یا به حالتهای آسیبرسانیتر نظیر گودبرداری یا شکستگی دندان تبدیل شود. چون فرسایش بهآرامی و بهطور قابلپیشبینی پیشرفت میکند، یکی از پاداشدهندهترین اشکالات برای پیگیری است: درک مکانیسمها و نظارت بر پیشرفت آنها از طریق تحلیل ارتعاشات, آنالیز روغنو بازرسی دورهای یک خرابی تهدیدکننده را به یک تعویض چرخدندان برنامهریزیشده و کمهزینه تبدیل میکند.
۱. انواع و مکانیسمهای فرسایش چرخدندان
فرسایش یک فرآیند واحد نیست. شناسایی کدام کدام مکانیسم در حال کار است اولین گام به سوی متوقف کردن آن است، زیرا درمان فرسایش سایشی (روغن پاکتر) متفاوت از درمان قطع (فیلم روانکار بهتر) است. این انواع اصلی در gearing.
سایش سایشنده
رایجترین مکانیسم در جعبههای دنده صنعتی. ذرات سخت — گرد و غبار، تراشههای فلزی یا باقیمانده فرسایش قبلی — بین شیارهای دندان گیر میافتند و ماده را توسط اقدام آسیابمانند از بین میبرند، درست مانند مرکب لپینگ. نتیجه سطحی براق و صاف است با مادهای که نسبتاً یکنواخت حذف شده و میزان با هر دو سطح آلودگی و بار مقیاس میشود. فیلتراسیون موثر، درختی خوب و مونتاژ پاک پدافند اولیه هستند.
فرسایش چسبندگی (قطع / خطخوردگی)
این تحت بار شدید یا روانکاری ناکافی رخ میدهد، زمانی که فیلم روغن حفاظتی از بین میرود و ناصافیها واقعی تماس فلز به فلز ایجاد میکنند. جوشش و پارگی میکروسکوپی در نقاط تماس سر خوردی سطوح ناهموار و پاره را تولید میکند، انتقال ماده قابلرویت بین دندانهای درگیر و علامات خطخوردگی با جهت سر خوردی. قطع خطرناک است زیرا میتواند یک بار شروعشدن به سرعت پیشرفت کند، به شکست فاجعهآمیز تشدید شود؛ روانکاری کافی، افزودنیهای فشار شدید (EP) و بارهای کاهشی آن را در جاها نگاه میدارند.
میکروپیتینگ
یک حالت فرسایش خستگی سطح که بافت نازک و یخزدایی را ایجاد میکند. فیلمهای روانکار نازک تنش تماس بالا را در مقیاس ناصافی اجازه میدهند، هزاران گودال میکروسکوپی تقریباً ۱۰–۵۰ میکرومتر در سراسر و ظاهر مات خاکستری مشخصه ایجاد میکند. این معمولاً در نزدیکی خط پیچ متمرکز است، جایی که رولیدن و سر خوردی ترکیب میشوند. میکروتورفتگی ممکن است با بیتفاوتی تثبیت شود یا اگر شدید پیشرفت کند — و در هر صورت پروفیل دندان را تغییر میدهد و سر و صدا و ارتعاش را بلند میکند.
فرسایش متوسط (عادی)
همه فرسایش ها نقص نیستند. درجه ای از صیقل شدگی تدریجی و از دست دادن مواد در طی سال ها در تمام چرخ دنده ها مورد انتظار است. نرخ باید کند و قابل پیش بینی باشد (بسیار کمتر از 0.1 میلی متر در طول عمر چرخ دنده) و کاملا قابل قبول است مشروط بر اینکه در حدود تحمل طراحی باقی بماند. شناخت حالت عادی پوشیدن مداخله بی دلیل را جلوگیری می کند.
سایش خورنده
فرسایش خوردگی که ناشی از رطوبت، روغن لزج اسیدی یا آلودگی شیمیایی است، با رنگ زنگ زدگی، خشونت سطح و حفره های کوچک نمایان می شود. این وضعیت بیشتر زمانی رخ می دهد که صندوق چرخ دنده در حضور رطوبت ساکن باشد — برای مثال یک درایو استندبای یا واحدی در انبار. آب بندی مناسب، مهار کننده های خوردگی و حفاظت ذخیره سازی (از جمله خشک کننده های تهویه) اقدامات پیشگیری استاندارد هستند.
2. اثرات فرسایش چرخ دنده
با ناپدید شدن مواد از شیارهای دندانه، عواقب آن از هندسه به عملکرد و سپس به آسیب خود تسریع کننده منتقل می شوند.
تغییرات هندسی
- تغییر مشخصات: پروفیل اینولوت تحلیل می رود و اقدام مزدوج صاف را که مش را آرام نگاه می دارد، مختل می کند.
- افزایش بک لاش: از دست دادن مواد فاصله بین دندان های متناظر را افزایش می دهد.
- نسبت تماس کاهش یافته: دندان های کمتری در هر لحظه بار را تحمل می کنند.
- تمرکز بار: ناحیه تماس باقی مانده تنش بیشتری را تحمل می کند.
کاهش عملکرد
- افزایش ارتعاش: تماس دندانی ضعیف و سفتی مش متغیر ضربات دوره ای ایجاد می کنند.
- سر و صدا: تق تق ناشی از واکنش شدید، ناله ناشی از زبری سطح
- کاهش بهرهوری: تلفات اصطکاک بالاتر توان ورودی را تضیع می کند.
- Accuracy loss: بک لاش فزاینده دقت موضع گیری را در درایوهای نمایه سازی و سرو تضعیف می کند.
زوال شتابان
فرسایش تمایل به خود تغذیه دارد. دندان های فرسوده بار بیشتری را تحمل می کنند زیرا دندان های کمتری آن را به اشتراک می گذارند، تنش در مناطق فرسوده متمرکز می شود و فرآیند می تواند به گودرفت یا شکستگی کامل دندانه کشیده شود. بدتر از این، مخلفات تولید شده توسط فرسایش برای فرسایش اپراتوری بیشتر به عنوان مواد سایشی عمل می کند — یک حلقه بازخورد مثبت که دقیقا همین دلیل است که شناسایی زودرس بسیار مفید است.
3. روشهای تشخیص
چندین تکنیک تکمیلی فرسایش را در مراحل مختلف شناسایی می کنند. قوی ترین برنامه ها حداقل دو روش را ترکیب می کنند، زیرا هر یک جنبه ای متفاوت از همان تحلیل را می بیند.
تحلیل ارتعاشات
مش جفت چرخ دنده ای تنی قوی را در فرکانس مش دنده (GMF)تولید می کند، و فرسایش نشانه های واضحی در اطراف آن برجا می گذارد:
- روند تغییرات دامنه GMF: افزایش تدریجی نشاندهنده فرسودگی پیشرونده است.
- توسعه هارمونیک: the appearance and growth of 2×GMF and 3×GMF as the profile degrades.
- باندهای کناری: shaft-speed نوارهای کناری در اطراف GMF ظاهر میشود و نشاندهنده مدولاسیون درگیری است.
- نویز پهنباند: افزایش محتوای فرکانس بالای ناشی از زبری سطح
- شکلموج زمان: بینظمی در حال افزایش و ضربهخوری در شکل موج زمانی.
دانستن اینکه ابتدا دقیقاً کجا را بررسی کنیم تفسیر را بسیار آسانتر میکند؛ محاسبهگر فرکانس مش دنده GMF مورد انتظار و فاصله نوار جانبی را از تعداد دندانها و سرعت شفت قبل از باز کردن طیف برای شما مشخص میکند.
آنالیز روغن
- تجزیه و تحلیل ذرات فرسودگی: ردیابی غلظت آهن در نمونههای روغن.
- فروگرافی: طبقهبندی ریختشناسی ذرات — ذرات مالش برابر مقابل برش برابر خستگی — برای شناسایی حالت فرسودگی.
- تحلیل اسپکتروگرافی: ترکیب عنصری که نشان میدهد کدام فلزات فرسودگی موجود هستند.
- شمردن ذرات: ردیابی غلظت و توزیع اندازه دبری.
- تشخیص زودهنگام: تجزیه و تحلیل روغن میتواند فرسودگی غیرعادی را قبل از اینکه هر علامتی از ارتعاش ظاهر شود، شناسایی کند و این باعث میشود که یک هشدار قدرتمند و ابتدایی باشد.
بازرسی بصری
بررسی مستقیم تصمیمگیری را قطعی میکند. بازرسی borescope امکان نگاهکردن بدون تخلیه را فراهم میکند؛ بازرسی کامل در حین مرمتها انجام میشود. مهندسان ضخامت دندان را در خط pitch اندازهگیری میکنند، الگوهای تماس را بررسی میکنند (با استفاده از رنگ آبی یا انتقال پوشش)، دندانها را برای مقایسه تاریخی عکسبرداری میکنند و یافتههای خود را با حدود فرسودگی منتشرشده توسط سازنده مقایسه میکنند.
نظارت بر نویز
روشهای آکوستیکی مجموعه ابزار را تکمیل میکنند: انتشار صوتی از درگیریهای دندان، اندازهگیری فراصوتی وضعیت سطح و تغییرات سروصدای ساده شنیداری که اغلب یک اپراتور باتجربه را بسیار پیش از اجرای مسیر سنسور هشدار میدهد.
4. جلوگیری و تمدید عمر
اکثر فرسودگی دنده قابل کنترل است. چهار اهرم — روغنکاری، کنترل آلودگی، مدیریت بار و ترازبندی — سنگینترین کار را انجام میدهند.
روغن کاری مناسب
از ویسکوزیته روغنکار صحیح برای بار و سرعت استفاده کنید، افزودنی EP برای بارهای سنگین اضافه کنید و دبی و جریان کافی را تضمین کنید. نگهداشتن پاکی روغن از طریق فیلتراسیون و تغییر روغن بر اساس برنامه سازنده، فیلم را محافظت میکند که فرسودگی چسبنده را دور میکند.
کنترل آلودگی
درپوشبندی موثر از ورود ذره جلوگیری میکند؛ تنفسگیرهای فیلتر شده از آن جلوگیری میکنند که جعبه دنده با گرم و سرد شدن گرد و خاک را بکشد؛ روشهای مونتاژ و نگهداری تمیز از معرفی دبری جلوگیری میکند؛ و سیستمهای فیلتراسیون روغن با درجه تقریباً 10-25 میکرومتر مطلق، مواد سایندگی که قبلاً در گردش هستند را حذف میکنند.
مدیریت بار
در حدود بار طراحی کار کنید، از بارهای شوکی و نوسانات بار ناگهانی اجتناب کنید، گشتاور منتقل شده و توان را نظارت کنید و اگر جعبه دنده مدام بیشبار است، جعبه دنده را بزرگتر کنید.
ترازبندی و نصب
الگوی تماس را در سراسر عرض صورت گسترش دهید، هر انحرافی از همراستایی شافت را تصحیح کنید ناهمترازی که منجر به بارگذاری لبه میشود، یاتاقانها را بهدرستی انتخاب و نگهداری کنید، و تأیید کنید که درجه آزادی در محدوده مشخصشده قرار دارد. توجه داشته باشید که سوءهمراستایی جعبه دنده غالباً از بالادست ناشی میشود — یک کوپلینگ نامناسبهمراست یا یک عدم تعادل در روتور محرک بار را بهطور نامتعادل بر روتور بارگذاری میکند. تصحیح این علل ریشهای در محل با یک تعادلکننده قابلحمل و آنالیزگر مانند بالانس-1a یک عامل پنهان از فرسایش شتابیافته دندان را حذف میکند قبل از اینکه هرگز به تراشههای دندان برسد.
۵. زمان جایگزینی دندانهها
در نهایت، فرسایش از مرز نظارت به جایگزینی میرود. معیارهای واضح و قابلاندازهگیری این تصمیم را بیشتر عینی تر از واکنشی نگه میدارند.
معیارهای جایگزینی
- ضخامت دندانه: فرسایش فراتر از حد تولیدکننده، معمولاً از دست رفتن ۱۰–۲۰ درصد مواد.
- سطح ارتعاش: دامنه GMF علیرغم بهبود روانکاری، از محدوده هشدار فراتر میرود
- میزان پیتینگ: بیش از ۳۰ درصد از سطح دندانه شامل پیتینگ متوسط تا شدید.
- خراشدگی / صیقل: هر خراشدگی متوسط تا شدید، بهخودیخود یک علامت جایگزینی است.
- سر و صدا: سروصدای بیش از حد نشاندهنده تماس ضعیف دندانه.
- واکنش معکوس: مقادیر اندازهگیریشده از حداکثر مشخصشده تجاوز میکند.
ملاحظات زمانبندی
جایگزینی را در اطراف قطعبرنامههای زمانبندیشده برنامهریزی کنید نه اضطراری. دندانههای جفت شده را بهعنوان یک جفت جایگزین کنید — آنها با هم فرسوده میشوند، و یک دندانه جدید تعشیقشده با یک دندانه فرسوده بهسرعت فرسوده میشود. جایگزینی جعبه دنده کامل را در مقابل جایگزینی تنها دندانه در نظر بگیرید اگر خانه آسیبدیده باشد، و دندانههای تعویض زودرس سفارش دهید، زیرا دندانههای تراششده میتواند دارای مهلتهای تحویل طولانی باشند.
فرسایش دندانهها یک نتیجه اجتنابناپذیر از انتقال توان است، اما همچنین یکی از مدیریتپذیرترین آنها است. از طریق روغنکاری مناسب، کنترل آلودگی منضبط، و پایش وضعیت — بهخصوص روند فرکانس تعشیق دندانه و نوارهای جانبی آن در کنار تجزیهوتحلیل روغن — نرخ فرسایش میتواند بهحداقل برسد، عمر جعبه دنده بیشینهشده، و تغییرات دندانه در یک برنامهی برنامهریزیشده بسیار قبل از هر شکست فاجعهبار انجام شود.
