Hiểu về độ mòn của thiết bị
Định nghĩa: Gear Wear là gì?
Đồ dùng là sự mất dần vật liệu từ bề mặt răng bánh răng do các quá trình cơ học bao gồm mài mòn, bám dính, mỏi bề mặt và ăn mòn. Không giống như các hư hỏng đột ngột do gãy răng, mòn bánh răng là sự xuống cấp dần dần làm thay đổi hình dạng biên dạng răng, tăng độ rơ, tăng tiếng ồn và rung động mức độ, và cuối cùng dẫn đến suy giảm chức năng khi răng bị mòn quá mức hoặc chuyển sang các chế độ hư hỏng nghiêm trọng hơn như rỗ hoặc gãy răng.
Hiểu cơ chế hao mòn bánh răng và theo dõi quá trình hao mòn thông qua vibration analysis, phân tích dầu và kiểm tra định kỳ cho phép áp dụng các chiến lược bảo trì dự đoán nhằm tối ưu hóa độ tin cậy của hộp số và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.
Các loại và cơ chế mài mòn bánh răng
1. Mài mòn
Cơ chế hao mòn phổ biến nhất trong hộp số công nghiệp:
- Gây ra: Các hạt cứng (bụi bẩn, mảnh kim loại, mảnh vụn mài mòn) trong chất bôi trơn có tác dụng mài mòn
- Quá trình: Các hạt bị mắc kẹt giữa các bề mặt răng loại bỏ vật liệu bằng hành động nghiền
- Vẻ bề ngoài: Bề mặt răng được đánh bóng, nhẵn; vật liệu được loại bỏ đồng đều
- Tỷ lệ: Tỷ lệ thuận với mức độ ô nhiễm và tải trọng
- Phòng ngừa: Lọc hiệu quả, niêm phong, lắp ráp sạch sẽ
2. Mòn keo (Trầy xước/Ghi điểm)
Xảy ra khi tải trọng lớn hoặc bôi trơn không đủ:
- Gây ra: Sự phá vỡ lớp màng bôi trơn cho phép tiếp xúc kim loại với kim loại
- Quá trình: Hàn và xé vi mô tại các điểm tiếp xúc trượt
- Vẻ bề ngoài: Bề mặt gồ ghề, rách nát; vật liệu chuyển giữa các răng ăn khớp; vết khía theo hướng trượt
- Mức độ nghiêm trọng: Có thể tiến triển nhanh chóng sau khi bắt đầu, dẫn đến thất bại thảm khốc
- Phòng ngừa: Bôi trơn đầy đủ, phụ gia chịu áp suất cực đại (EP), giảm tải
3. Rỗ nhỏ
Mài mòn bề mặt tạo ra kết cấu bề mặt mịn:
- Gây ra: Màng bôi trơn mỏng cho phép chịu ứng suất tiếp xúc bề mặt cao
- Vẻ bề ngoài: Bề mặt màu xám mờ; hàng ngàn lỗ nhỏ li ti (10-50 µm)
- Vị trí: Thông thường gần đường biên nơi lăn và trượt kết hợp
- Tiến trình: Có thể ổn định (nhẹ) hoặc tiến triển thành rỗ lớn (nặng)
- Tác dụng: Thay đổi hình dạng răng, tăng tiếng ồn và độ rung
4. Mòn vừa phải (Bình thường)
- Đánh bóng dần dần và loại bỏ vật liệu trong nhiều năm
- Dự kiến ở tất cả các mức độ chuyển số
- Tỷ lệ phải có thể dự đoán được và chậm (< 0,1 mm trong nhiều năm)
- Có thể chấp nhận nếu nằm trong phạm vi dung sai thiết kế
5. Mài mòn ăn mòn
- Gây ra: Độ ẩm, chất bôi trơn có tính axit hoặc ô nhiễm hóa học
- Vẻ bề ngoài: Vết ố màu gỉ sét, bề mặt nhám, rỗ
- Chung: Khi hộp số không hoạt động khi có hơi ẩm
- Phòng ngừa: Niêm phong thích hợp, chất ức chế ăn mòn, bảo vệ lưu trữ
Tác động của việc hao mòn đồ dùng
Thay đổi hình học
- Sửa đổi hồ sơ: Hồ sơ xoắn ốc bị suy giảm, ảnh hưởng đến hoạt động liên hợp
- Phản ứng dữ dội gia tăng: Mất vật liệu làm tăng khoảng cách giữa các răng ăn khớp
- Giảm tỷ lệ tiếp xúc: Ít răng tiếp xúc cùng lúc
- Tập trung tải trọng: Vật liệu còn lại chịu ứng suất cao hơn
Suy giảm hiệu suất
- Tăng độ rung: Tiếp xúc răng kém tạo ra tác động và độ cứng lưới khác nhau
- Tiếng ồn: Rung lắc vì phản ứng dữ dội, rên rỉ vì bề mặt gồ ghề
- Giảm hiệu quả: Tăng tổn thất ma sát
- Mất độ chính xác: Độ phản ứng tăng ảnh hưởng đến độ chính xác định vị
Sự suy thoái nhanh chóng
- Răng bị mòn chịu tải trọng cao hơn (ít răng chia sẻ tải trọng)
- Tập trung ứng suất tại các vùng bị mòn
- Chuyển sang tình trạng rỗ hoặc gãy răng
- Tạo ra các mảnh vụn mài mòn làm tăng tốc độ mài mòn (phản hồi tích cực)
Phương pháp phát hiện
Phân tích rung động
- GMF Biên độ xu hướng: Tăng dần cho thấy sự hao mòn tiến triển
- Phát triển hài hòa: Sự xuất hiện và phát triển của 2×GMF, 3×GMF
- Dải bên: Sự phát triển của các dải bên tốc độ trục xung quanh GMF
- Tiếng ồn băng thông rộng: Nội dung tần số cao tăng cao từ độ nhám bề mặt
- Dạng sóng thời gian: Sự bất thường ngày càng tăng và tác động
Phân tích dầu
- Phân tích hạt mài mòn: Nồng độ sắt trong mẫu dầu
- Ferrography: Hình thái hạt (hạt cọ xát so với hạt cắt so với hạt mỏi)
- Phân tích quang phổ: Thành phần nguyên tố tiết lộ kim loại mài mòn
- Đếm hạt: Xu hướng nồng độ hạt và phân bố kích thước
- Phát hiện sớm: Phân tích dầu có thể phát hiện sự mài mòn trước khi các triệu chứng rung động xuất hiện
Kiểm tra trực quan
- Kiểm tra nội soi mà không cần tháo rời
- Kiểm tra toàn diện trong quá trình đại tu
- Đo độ dày răng tại đường răng
- Kiểm tra các mẫu tiếp xúc (chuyển màu xanh hoặc lớp phủ)
- Chụp ảnh răng để so sánh lịch sử
- So sánh với giới hạn hao mòn của nhà sản xuất
Giám sát tiếng ồn
- Phát xạ âm thanh từ các điểm tiếp xúc của răng
- Đo siêu âm để xác định tình trạng bề mặt
- Những thay đổi về tiếng ồn có thể nghe được cho thấy sự tiến triển của tình trạng hao mòn
Phòng ngừa và kéo dài tuổi thọ
Bôi trơn đúng cách
- Độ nhớt của chất bôi trơn phù hợp với tải trọng và tốc độ
- Phụ gia EP (áp suất cực đại) cho tải trọng cao
- Lượng và lưu lượng bôi trơn thích hợp
- Duy trì độ sạch của dầu thông qua quá trình lọc
- Thay dầu định kỳ theo lịch trình của nhà sản xuất
Kiểm soát ô nhiễm
- Niêm phong hiệu quả để ngăn chặn sự xâm nhập của các hạt
- Máy thở có bộ lọc
- Thực hành lắp ráp và bảo trì sạch sẽ
- Hệ thống lọc dầu (đánh giá tuyệt đối 10-25 µm)
Quản lý tải
- Hoạt động trong phạm vi tải trọng thiết kế
- Tránh tải trọng va đập hoặc thay đổi tải trọng đột ngột
- Theo dõi mô-men xoắn và truyền lực
- Hãy cân nhắc việc tăng kích thước hộp số nếu liên tục bị quá tải
Căn chỉnh và lắp đặt
- Đảm bảo căn chỉnh bánh răng chính xác (mẫu tiếp xúc trên toàn bộ chiều rộng mặt)
- Sửa trục lệch tạo ra tải cạnh
- Lựa chọn và bảo trì vòng bi phù hợp
- Kiểm tra độ rơ trong phạm vi thông số kỹ thuật
Khi nào cần thay bánh răng
Tiêu chí thay thế
- Độ dày răng: Hao mòn vượt quá giới hạn do nhà sản xuất quy định (thường là tổn thất vật liệu 10-20%)
- Mức độ rung động: Biên độ GMF vượt quá giới hạn báo động mặc dù đã cải thiện về bôi trơn
- Mức độ rỗ: > 30% bề mặt răng có vết rỗ từ trung bình đến nghiêm trọng
- Đánh dấu/trầy xước: Bất kỳ điểm số nào ở mức trung bình đến nghiêm trọng đều chỉ ra sự cần thiết phải thay thế
- Tiếng ồn: Tiếng ồn quá mức cho thấy răng tiếp xúc kém
- Phản ứng dữ dội: Vượt quá giá trị tối đa được chỉ định
Cân nhắc về thời gian
- Kế hoạch thay thế trong thời gian ngừng hoạt động theo lịch trình
- Thay thế các cặp bánh răng lại với nhau (bánh răng ăn khớp bị mòn cùng nhau)
- Hãy cân nhắc thay thế hộp số hoàn toàn thay vì thay thế bánh răng nếu vỏ hộp số bị hỏng
- Đặt hàng bánh răng thay thế sớm (có thể mất nhiều thời gian)
Hao mòn bánh răng là hậu quả tất yếu của quá trình truyền động, nhưng thông qua việc bôi trơn, kiểm soát nhiễm bẩn và theo dõi tình trạng đúng cách, tốc độ hao mòn có thể được giảm thiểu và tuổi thọ hộp số được tối đa hóa. Việc theo dõi có hệ thống tần số ăn khớp bánh răng và dải biên của nó, kết hợp với phân tích dầu, cho phép phát hiện sớm hiện tượng hao mòn bất thường và cho phép thay thế bánh răng theo kế hoạch trước khi xảy ra hư hỏng nghiêm trọng.