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《齒輪微點蝕及應(yīng)對研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、風(fēng)電齒輪的微點蝕研究趙玉良徐鴻鈞姜永濤（中國重型機械研究院有限公司，陜西西安710032）摘要：本文對影響風(fēng)電齒輪齒面微點蝕的各相關(guān)因素進行了分析。為避免發(fā)生微點蝕，不僅潤滑方面的因素要予以重視，設(shè)計與制造因素也同樣不能忽略。本文最后給出了提高齒面抗微點蝕能力可采取的的若干技術(shù)措施。關(guān)鍵詞：微點蝕；風(fēng)電齒輪近幾年來，隨著風(fēng)力發(fā)電、造船及航空航天等行業(yè)的快速發(fā)展，對長壽命及高可靠性齒輪箱的需求也在快速增長，由此也引發(fā)了對低速重載齒輪傳動中微點蝕現(xiàn)象的重視和深入系統(tǒng)的研究。事實上，對低速重載齒輪，較之于齒輪的彎曲強度和接觸強度，齒輪微點蝕已成為影響其壽命及運
2、行可靠性的一個更為重要的影響因素，因而近些年來，AGMA（美國齒輪制造商協(xié)會）、BGA（英國齒輪協(xié)會）、NREL（美國可再生能源實驗室）等均相繼進行了一系列相關(guān)的專題研究，取得了一定進展。在我國，這一問題尚未引起足夠的重視，非常有必要對此進行全面系統(tǒng)的分析研究，并制訂相應(yīng)的控制方案及應(yīng)對措施。1齒輪微點蝕的產(chǎn)生及危害微點蝕現(xiàn)象又稱灰斑現(xiàn)象，是指齒輪工作過程中齒面出現(xiàn)的一種呈發(fā)灰狀態(tài)的特征現(xiàn)象，其實質(zhì)是齒面出現(xiàn)微小裂紋并伴有少量材料轉(zhuǎn)移，是一個齒面形成微小裂紋并發(fā)生冷膠合的綜合過程。這種現(xiàn)象一般發(fā)生在低速重載齒輪的嚙合齒面上，如風(fēng)電齒輪箱、船用齒輪箱的低速
3、級傳動齒面上。微點蝕現(xiàn)象發(fā)生的機理一般認(rèn)為是由于低速重載齒輪的嚙合齒面間多呈混合或邊界潤滑狀態(tài)。在齒輪嚙合過程中，由于兩齒面微觀結(jié)構(gòu)的波峰發(fā)生直接接觸，并在較高的接觸及剪切應(yīng)力和相對摩擦作用下，導(dǎo)致齒面局部溫度升高，油膜或化學(xué)反應(yīng)膜破裂，進而產(chǎn)生復(fù)雜的彈塑性變形，在此過程中也就產(chǎn)生了齒輪表面的微小裂紋和材料轉(zhuǎn)移。齒面微點蝕的裂紋都位于表層且比較微小，一般深度為10-20m，并與表面傾斜角度小于45度。微點蝕多發(fā)生在齒輪箱的跑和階段，齒面最易發(fā)生微點蝕的部位多為滑動和滾動速度方向相反的區(qū)域，因之對主動或從動齒輪一般均位于齒輪的節(jié)圓以下，如圖1所示，這已為較
4、多的試驗或觀察所證實。圖1齒面微點蝕及部位齒面發(fā)生微點蝕后，根據(jù)所受載荷及應(yīng)用條件的不同，同時隨著齒面潤滑條件的改善，有些將不再發(fā)展，而有些則會隨著運行時間的增長，齒面磨損進一步加劇，齒形精度下降和嚙合齒面間動載荷的加大，并導(dǎo)致微裂紋進一步擴展，發(fā)展到一定程度將引起齒面的宏觀點蝕、剝落，并最終導(dǎo)致傳動裝置性能的惡化和喪失。正是由于微點蝕在低速重載齒輪傳動中出現(xiàn)的普遍性和對高端傳動裝置運行壽命及可靠性的嚴(yán)重影響，國外近些年來對與此相關(guān)專題的研究十分活躍，人們從對微點蝕的各種影響因素的系統(tǒng)研究，到對抗微點蝕齒輪的設(shè)計及制造，都已取得了不少成果。目前FZG/F
5、VA還專門制定了潤滑油及齒輪副的微點蝕試驗規(guī)范，各品牌潤滑油產(chǎn)品的抗微點蝕能力等級均要明確給出。一般講，影響齒面微點蝕的因素主要有：（1）潤滑介質(zhì)因素，如油的種類、粘度、油性及添加劑種類等（2）材料種類及熱處理狀態(tài)與組織（3）設(shè)計參數(shù)及制造工藝方法下面將對幾個主要影響因素進行分析，以供確定合理的設(shè)計、制造及使用方法。2潤滑油對微點蝕的影響眾多試驗及應(yīng)用表明，合成油較之于礦物油有著更為優(yōu)異的綜合潤滑性能，因此目前的高端齒輪箱如風(fēng)電增速箱等均采用各種合成潤滑油作為其潤滑介質(zhì)。合成潤滑油的普遍優(yōu)點表現(xiàn)為粘溫指數(shù)高、抗氧化能力強、低溫流動性好、抗磨損、摩擦功耗低
6、、揮發(fā)性低、換油周期長及抗微點蝕能力強等。目前常用的合成油主要有三種類型：（1）聚-烯烴潤滑油，也就是常說的PAO油，它是由-烯烴在催化劑作用下聚合，再經(jīng)蒸餾、加氫而獲得的一類長鏈烷烴，是目前應(yīng)用最為普遍的一類合成油。代表性品牌或生產(chǎn)商如EXXONMOBIL、TOTAL、BP、ANDEROL及KLUBER等，都提供此類油品。（2）聚酯類潤滑油，簡稱PAG油。眾多試驗表明，PAG油在粘溫指數(shù)、抗磨性、抗微點蝕性、溶解水能力、潤滑性、潔凈性等方面均優(yōu)于PAO油。僅在低溫起動性、材料相容性和基礎(chǔ)油相溶性方面稍遜于PAO油。正是由于上述優(yōu)點，PAG油在風(fēng)電齒輪箱
7、中逐步得到廣泛應(yīng)用，其代表性品牌及生產(chǎn)商主要有COGNIS、STEPAN、FUCHS、SHELL及KLUBER等。（3）酯類潤滑油，除具有合成油的基本優(yōu)點外，突出特點是生物降解速度快，對環(huán)境影響小，生成油泥殘渣傾向小。國外目前對該類產(chǎn)品的研究開發(fā)十分活躍，隨著其性能的進一步改進和長期工作穩(wěn)定性的提高，其應(yīng)用將會逐步普及和拓展。目前酯類油的一個主要用途是用于PAO油的混合劑，用于改善油品的潤滑性，并降低齒面摩擦系數(shù)。在PAG和PAO油中，整體來講，PAG油較之PAO油有更優(yōu)異的綜合性能，尤其在抗微點蝕能力方面更為明顯。此外由于其優(yōu)異的粘溫性和水溶性，在環(huán)境
8、濕度變化較大及環(huán)境較為潮濕的地區(qū)，PAG油更為適用。而在溫度較低地區(qū)，采用PAO
