对于点蚀损伤,需抑制其发展,即裂纹的产生,在开式齿轮的不同运行阶段,借助于润滑,可以防止点蚀的出现。
1)在齿轮副投入使用的初期,使用的磨合润滑剂,使齿轮快速经历磨光过程,在消除已产生裂纹的同时,提高齿轮的接触比例,防止新的疲劳裂纹产生。
2)当齿轮接触比例上升后,换用高粘度的润滑油,建立足够厚度的润滑油膜,使载荷平均分布,降低接触压力。如此,能够有效点蚀损伤的发生,并缓解既有点蚀的扩展。
为了延长齿轮的使用寿命,创造良好的润滑条件,需要合适的润滑剂以及科学的润滑方式来降低齿轮磨损量,防止齿轮出现擦伤、胶合、塑性变形、点蚀等损伤,延长齿轮使用寿命,并避免因润滑不当造成的既有损伤的持续发展。为防止出现前述的各类损伤,要求选用的润滑剂以及润滑系统具备高的粘度,承载能力强、粘附性能好、含极压添加剂、良好的抗磨损性能、适应齿面较高的工作温度、科学控制,油污均匀以达到下述目的:
a)能够在啮合齿面间形成足够厚度的油膜;
b)承受较高的齿轮运行温度;
c)降低摩擦系数;
d)能够有效吸收齿轮啮合时的冲击力,降低齿轮承受的冲击载荷;
e)能够有效降低齿轮的磨损速度,延长齿轮寿命;
f)使载荷平均分布,降低接触压力;
g)能够有效防止齿轮出现新的损伤,或缓解既有损伤的扩展。
开式齿轮传动设备出现的问题:
点蚀和剥落:点蚀的初期形貌为疲劳破坏。随着裂纹扩展、连接,终造成齿面金属材料脱落,形成初期点蚀,并可能持续发展为扩展性点蚀、片蚀或剥落。点蚀损伤对齿轮的使用寿命有较大影响,严重时齿轮厚度大大减少,甚至出现断齿。主要表现为齿面金属材料的遗失、出现凹坑、且凹坑的边缘较为尖锐。
塑性变形:塑性变形时一种卸去外部载荷后不能恢复的变形,其产生的主要原因是齿轮烧到过大载荷冲击长生的。主要表现为齿轮材料在齿表动,齿面上出现类似山鸡蛋形状,平行于齿轮的啮合线,严重时可以延伸到整个齿宽分布。
开式齿轮传动的主要特征为:重载、低速、结构尺寸较大且齿面粗糙度较高,工作条件严酷(如粉尘、高温等),它可以传递很高的力和力矩(有些双小齿驱动装置可以达到 >2X8500KW 的传动功率),因而齿面承受极高的应力作用。开式齿轮除在节圆位置为滚动摩擦之外,在其啮合的过程中还存在大量的滑动摩擦;开式齿轮通常处于混合摩擦状态〔启动、停机期间、剪切力过大、冲击载荷等〕,因此需要采用合适的黏附性润滑剂。常见的开式齿轮润滑剂的添加剂有两种极压添加剂-化学添加剂(EP添加剂)和物理添加剂(固体添加剂,石墨、二硫化钼等)
化学添加剂主要依靠其中的活性成分(如硫,磷)在一定条件下(边界润滑或混合润滑时)与齿面金属反应生成化学反应膜承担润滑任务(但会损失材料)。
物理添加剂是通过固体添加剂利用齿轮表面粗糙度的不同,在金属表面形成“镀膜”效应,将两金属表面隔开,靠固体润滑剂承担润滑作用。二硫化钼遇水会反应,生成酸性物质,腐蚀金属。因此开式齿轮常用石墨作为固体润滑剂。