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大型开式齿轮常见损伤及润滑建议
前言
   在水泥行业中的烧成和生料、熟料、煤的破碎等工艺设备中,大型开式齿轮常被选作设备的主要驱动单元。其传动齿轮副长期处于低速、重载、大冲击力的工况中,齿轮表面往往会出现不同形式的损伤,如过度磨损、擦伤、胶合、点蚀、塑性变形等,继而导致齿面金属材料的遗失,改变齿轮的几何尺寸,严重影响齿轮副的使用寿命,降低生产的连续性。
   本文针对大型开式齿轮常见的齿面损伤,结合具体的图片,提出防止损伤发生及合理润滑的建议,供现场技术人员参考并有望解决现场问题。克鲁勃根据开式齿轮的运行条件和损伤产生的机理,提供系列开式齿轮润滑产品及技术服务,创造并保障良好润滑条件、降低齿轮磨损、减少损伤的出现,并抑制既有损伤的扩展。
1 磨损
   磨损是指由于机械、化学或其它因素导致材料的慢速损失,齿轮表面发生改变。并非所有的磨损都定义为损伤,对于大型开式齿轮,齿轮运行初期发生的正常磨损有利于改善设备运行状态和润滑条件。
正常磨损
    这种磨损发生在齿轮运转的早期阶段,粗糙的开式齿轮表面的机加工痕迹逐渐消失,齿面呈光亮状态,常称为跑合磨损。磨光和中等磨损都属于正常磨损类型。
    正常磨损的形貌特征:磨光是一种缓慢的磨合,两接触齿面的凹凸不平逐渐被磨去,机加工痕迹逐渐消失,齿面粗糙度大为降低,因此产生光滑的齿面,磨光对改善齿轮的运转状态有积极的促进作用,左下图为磨光图片实例。中等磨损齿面的特征是两齿面都有金属移失,在节曲面附近出现一条连续的条带,如右下图。在寿命以内的正常磨损并不影响齿轮的使用。
a) 磨光实例
 
b) 中等磨损实例
图1 齿轮运转早期阶段的正常磨损类型
     用于转窑类设备驱动的齿轮精度在8~9级(AGMG 2000),用于管磨类设备的齿轮精度在9~10级(AGMG 2000)。因此,大型开式齿轮副在运转初期,接触面积小,存在局部过载,高点的局部接触应力往往超过材料的接触疲劳强度,疲劳裂纹就会陆续出现。若此类疲劳裂纹不能快速消除,疲劳裂纹会持续发展成点蚀损伤。
    因此,对于新制大型开式齿轮或翻面使用的齿面,克鲁勃提出:在齿轮的运行初期,必须通过磨合过程来达到磨光的目的,借助专用磨合润滑剂快速降低表面粗糙度、提高接触比例,防止出现初期损伤,为后期取得良好润滑状态创造条件。
磨料磨损
    磨料磨损是指由于混在润滑剂中的坚硬颗粒(如砂粒、锈蚀物、金属杂质等),在齿面啮合时的相对运动中,使齿面材料发生遗失或错位。齿面上嵌入坚硬的颗粒,也会造成磨料磨损。磨料磨损的形貌特征:齿面出现不同尺寸的分散凹坑,其边缘比较圆滑。
 图2 齿轮磨料磨损实例
 
   此种损伤类型与润滑无关,且不会持续扩展,但降低了齿轮的接触比例,可采取如下预防性措施:
Ø      在设备的安装阶段,清除齿轮副和齿轮罩上的杂质;
Ø      若采用喷射润滑或循环润滑方式,需做好润滑系统相关部件的清洁工作,避免杂质混入。若采用油池润滑方式,需仔细清理油池和带油部件;
Ø      改善润滑系统和齿轮罩的密封条件,避免外部异物混入润滑剂。
过度磨损
   过度磨损是指由于长期使用性能欠缺的润滑剂,抗磨损性能差,摩擦系数过高,大的滑动摩擦力使轮齿表面快速磨损,从而使齿轮副达不