Защо анализът на повредите е важен преди поръчка на резервен елемент
Инсталиране на заместител спирална предавка в скоростна кутия, която е отказала, без предварително да се диагностицира причината за повредата, почти гарантира повторна повреда при същия или по-кратък интервал на обслужване. Резервната предавка е идентична с оригиналната - ако оригиналната се е отказала на 18 месеца поради замърсяване на маслото в предавката с вода, резервната предавка също ще се повреди на 18 месеца. Ако оригиналната предавка се е отказала поради недостатъчна ширина на челото (ε_β < 1), причиняваща натоварване по ръба, подобна резервна предавка ще се повреди по идентичен начин. Правилният анализ на повредата определя дали резервната предавка се нуждае от различна спецификация, дали смазването трябва да се смени, дали уплътнението трябва да се ремонтира или дали проблем с подравняването на машината трябва да се коригира, преди да се монтира новата предавка.
Korea Ever-Power предлага услуга за анализ на повреди, наред с възможностите си за обратно инженерство: изпращане на повредените спирално нарязано зъбно колело за визуален и металографски преглед и да получите отчет за режима на повреда с основна причина и препоръка за спецификация, преди да поръчате подмяна. Разгледайте продуктова гама от спирални зъбни колела за спецификации за подмяна.
Питинг - Умора от повърхностен контакт, най-често срещаната повреда на спираловидно зъбно колело
Твърд зъбен ръб, цементиран спирална предавка — повърхността HRC 58–62 е устойчива на точкова поява, когато смазочният филм е адекватен. Точковата поява започва на линията на стъпката, където EHL филмът е най-тънък и скоростта на плъзгане е най-ниска, като обикновено се проявява като малки полусферични кратери с диаметър 0,1–1,0 mm в ранните етапи
Котловина: Визуални характеристики и местоположение
Питингът е повърхностна умора — малки пукнатини започват на или точно под повърхността на зъбния ръб и се разпространяват под циклично херцово контактно напрежение, докато малък фрагмент се отдели, оставяйки приблизително полусферичен кратер („вдлъбнатината“). Питингът в спирална предавка има три отличителни характеристики за местоположение и външен вид:
- Местоположение: Питингът започва предимно на или малко под линията на стъпката - позицията на страничната стена на зъба, където EHL филмът е най-тънък (най-ниска скорост на плъзгане, минимална дебелина на филма) и Hertzian контактно напрежение е най-високо. В единичен спирална предавка, вдлъбнатините се концентрират близо до центъра на ширината на повърхността, където контактният модел е най-плътен; в единия край на повърхността, ако отклонението на извода (неправилно подравняване) причинява натоварване на ръба.
- Прогресия: Първоначалните вдлъбнатини (0,1–0,3 мм в диаметър) са полусферични, с гладка повърхност от разпространението на пукнатини от умора. С продължаването на вдлъбването, съседните вдлъбнатини се сливат в отчупвания — по-големи, неправилни кратери с по-грапави повърхности. Отчупването се ускорява бързо след като започне, защото грапавата отчупена зона нарушава EHL филма за съседните зъби.
- Разграничаване на прогресивно от деструктивно питингово образувание: Прогресивното (приемливо) образуване на точковидни образувания води до тяхното спиране след първоначален период на разработване – грапавата повърхност преразпределя натоварването към малко по-широка контактна зона и EHL филмът се възстановява. Деструктивното образуване на точковидни образувания продължава да се разпространява, като зоните с отлющване нарастват. Ако точковите образувания все още нарастват при следващата проверка, те няма да спрат без промяна в коренната причина.
Основни причини за образуване на точковидни образувания в спиралните зъбни колела
| Основна причина | Механизъм | Диагностични доказателства | Превенция |
|---|---|---|---|
| Твърде тънък смазочен филм (λ < 1,0) | Контактът с неравности надвишава границата на умора на материала; пукнатини възникват при повърхностните неравности | Котловини, концентрирани по линията на наклона на частиците; пробата от масло показва висок брой частици, но нормален химичен състав | Увеличете вискозитета на маслото; проверете температурата на маслото; преминете към синтетично PAO |
| Претоварване (F_t надвишава проектната стойност) | Контактното напрежение σ_H надвишава σ_H lim; дълготрайността на умора се изразходва бързо | Корозия по цялата ширина на повърхността; равномерно разпределена; без концентрация по ръбовете | Намаляване на предаваното натоварване; увеличаване на размера на зъбното колело (модул, ширина на повърхността); по-висок клас материал |
| Зареждане на ръбовете поради несъответствие | Контактът е концентриран в единия край на повърхността; локалното напрежение надвишава σ_H lim | Котковидни образувания, концентрирани на единия ръб на повърхността; противоположният ръб е чист; отклонението от извивката е потвърдено от анализатора. | Прецентрирайте вала или корпуса; уточнете оформянето на оловото на резервното зъбно колело |
| Вода или замърсител в маслото | Водата емулгира маслото; EHL филмът се разрушава; корозионната умора ускорява разпространението на пукнатини | Ямки с петна от ръжда; пробата от масло показва съдържание на вода над 0,11 TP3T; бяла емулсия при пълнене с масло | Ремонт на уплътнение, което позволява проникване на вода; смяна на масло; подобряване на дизайна на вентилатора |
Микропитинг — финомащабна умора, предшестваща пълното питингиране
Микропитинг (наричан още сиво оцветяване, глазура или корозионна умора в различни индустриални стандарти) е финомащабен режим на повърхностно увреждане, който предшества пълното питинг в много... спирална предавка повреди. Микровдлъбнатините са кратери с диаметър 10–100 µm – твърде малки, за да се видят поотделно с просто око, но създаващи характерен матово сив вид на страничната стена на зъба в областта на линията на стъпката. Под оптичен микроскоп ×20 или SEM, зоната на микровдлъбнатини показва гъст набор от малки кратери с ъглови ръбове, ясно различими от полираната съседна повърхност.
Микропитингът се образува, когато специфичното съотношение на дебелината на филма λ е в диапазона 0,4–1,0 — режим на смесено смазване, при който се наблюдава случаен контакт с грапавост, но все още не се е развил пълен контакт метал-метал. Микропитингът постепенно се слива и задълбочава, преминавайки към макропитинг след обикновено 10⁷–10⁸ цикъла на контакт. Микропитингът е особено често срещан в земните повърхности. спираловидни зъбни колела през първите 200–500 часа работа (разработване), след което грапавостта на повърхността намалява, филмът EHL се възстановява и микропитингът спира. Ако микропитингът продължи след периода на разработване, това показва неадекватен смазочен материал за работните условия.
Ожулване (точкуване) — Разбивка на катастрофалния филм
Ожулване: Визуални характеристики и бърза прогресия
Ожулването е механизъм на адхезивно износване в спираловидни зъбни колела това се случва, когато EHL филмът се срути напълно и свързващите се страни на зъба се заварят в контактите с грапавост под температурата на светкавицата, генерирана от плъзгане. Заварките се разкъсват, когато повърхностите на зъба се движат една спрямо друга, създавайки характерни линейни бразди в посока на плъзгане по страничната страна на зъба. Ожулване в спирална предавка появява се като:
- Местоположение: Върхът и основата на зъба (където скоростта на плъзгане е най-висока и EHL филмът е най-тънък). Самата линия на стъпката обикновено е без ожулвания, тъй като скоростта на плъзгане е нула в тази точка. Този отличителен модел на местоположение разграничава ожулването от питинга.
- Външен вид: Неравна, грапава повърхност с насочени следи от надраскване в посока на плъзгане. Повърхността изглежда по-скоро накъсана, отколкото гладко назъбена. Често се вижда прехвърляне на материал от едно зъбно колело към друго - ярки метални трансферни петна върху повърхността на единия зъб, съответстващи тъмни абразивни зони върху свързващата повърхност.
- Прогресия: Одраскването е бързо и катастрофално. Веднъж започнало, грубата одраскана повърхност разрушава EHL филма за всички последващи контакти на зъбите, ускорявайки одраскването по цялата повърхност на зъба в рамките на часове. Няма „допустимо“ ниво на одраскване – всяко доказателство за одраскване изисква незабавно спиране на машината и подмяна на зъбното колело.
Коренни причини и превенция
Изтриване възниква, когато температурата на страничната повърхност на зъба надвиши критичен праг, при който смазочният филм вече не може да се образува. Допринасящи фактори: неправилен клас вискозитет на смазката (твърде нисък за работната скорост), високотемпературно масло за зъбни колела (над 90°C картер), недостатъчно съдържание на EP добавки за специфичния материал на зъбните колела, много висока скорост на стъпковата линия, комбинирана с недостатъчен поток на масло към зацепването, и недостатъчно разработване (нови зъбни колела при пълно натоварване от студен старт). Предотвратяване: използвайте правилно посочения клас масло с проверено съдържание на EP добавки (потвърдено чрез тест за износване FZG етап ≥ 12); осигурете адекватен дебит на маслото; следвайте процедурата на производителя за разработване на нови зъбни колела; следете непрекъснато температурата на картера при високоскоростни приложения над 25 m/s.
Фрактура на корена на зъба — умора от огъване срещу ударна фрактура
Геометрия на корена на зъба — фрактурите започват в точката на най-високо напрежение на огъване в кореновото филе. Фрактурата от умора при огъване показва прогресивна зона на растеж на пукнатини тип „бейч бейз“; фрактурата от удар показва чиста крехка повърхност на фрактурата без „бейч бейз“
Фрактура от умора при огъване — прогресивен растеж на пукнатини
Фрактура от умора на огъване в спирална предавка Зъбът започва от страната на опън на кореновата част на зъба (страната, от която зъбът се огъва под натоварване) и се разпространява прогресивно с всеки цикъл на натоварване. Повърхността на счупването има характерни „плажови следи“ - концентрични извити линии, видими с невъоръжено око, които показват позицията на фронта на пукнатината в различни етапи на разпространение. Зоната на растеж на пукнатината обикновено е гладка и вдлъбната; крайната зона на счупване (където останалото напречно сечение на зъба е било недостатъчно, за да понесе натоварването и се е разрушило мигновено) е грапава и може да показва шевронни следи или речни линии, указващи посоката на окончателното разпространение на счупването. Плажовите следи идентифицират недвусмислено фрактура от умора - те присъстват при умора и липсват при ударни фрактури.
Ударна фрактура — еднократно претоварване
Ударна фрактура в спирална предавка Разрушаване на зъба възниква, когато единично натоварване надвиши максималната якост на огъване на зъба - обикновено удар при влизане (захапване от валцова мелница, захапване от трошачка), удар от хидравличен чук или падащ товар. Повърхността на счупване е равномерно грапава, без следи от плаж; шевронните шарки по повърхността на счупване показват посоката на разпространение на пукнатината от кореновото филе. Ударното разрушаване е по-често срещано при индукционно закалени зъбни колела (където плитката закалена зона над твърда сърцевина може да абсорбира повечето ударни натоварвания), отколкото при цементирани зъбни колела (където границата между корпуса и сърцевината създава потенциална концентрация на напрежение при удар).
Абразивно износване — Повреда на повърхността на зъбните колела от замърсяване с масло
Абразивно износване в спираловидни зъбни колела премахва материал равномерно от страничните страни на зъба – както адендума, така и дендендума, а не е концентриран по линията на стъпката, както при питинга – чрез режещото и издълбаващо действие на твърди частици, суспендирани в маслото на зъбното колело. Износените повърхности показват насочени драскотини в посока на плъзгане, а профилът на зъба постепенно се отклонява от оригиналната еволвента, тъй като материалът се отстранява непрекъснато. Докладът от анализатора на зъбно колело за износено зъбно колело показва нарастващо отклонение на профила при последователни проверки.
За спирална предавка Задвижвания в запрашена среда: поддържайте клас на чистота по ISO на или под ISO 16/14/11 (съгласно ISO 4406) чрез редовно филтриране на маслото (филтър с пълен поток с абсолютна мощност 10 µm) и вземане на проби от маслото. В минни и външни среди, където е трудно да се поддържа целостта на уплътненията, увеличете честотата на филтриране и вземане на проби от маслото — месечно за критични задвижвания, тримесечно за стандартни задвижвания.
Бърз справочник за диагностика на режима на повреда
| Какво виждате | Къде на зъба | Режим на повреда | Най-вероятната първопричина |
|---|---|---|---|
| Полусферични кратери, 0,1–2 мм | Линия на наклона, център на лицевата страна | Питинг (контактна умора) | Твърде тънък EHL филм; претоварване; недостатъчен σ_H lim |
| Полусферични кратери, само по лицевия ръб | Линия на стъпката, единият край на челото | Питинг с ръбово натоварване | Несъосност на вала; прекомерно отклонение на водещия елемент; липса на заобляне на водещия елемент |
| Матово сиво, финозърнесто кратериране | Линия на наклона, простираща се към върха и основата | Микропитинг (сиво оцветяване) | λ = 0,4–1,0; недостатъчен вискозитет на маслото или пакет с добавки |
| Насочващо драскотини, прехвърлен метал | Върхът и коренът на зъба | Ожулване (износване на лепило) | Разрушаване на филма; прегряване на маслото; недостатъчна EP добавка |
| Фрактура с плажни следи | Кореново филе, страна на опън | Фрактура от умора на огъване | Претоварване; недостатъчна SF; малък радиус на кореновото заобляне; дефект на материала |
| Фрактура без следи от плажа, груба | Кореново филе, пълно напречно сечение | Фрактура от удар | Единично претоварване; удар над якостта на счупване на зъба |
| Равномерно насочено драскане, пълна височина на зъба | Добавка и дедендум равномерно | Абразивно износване | Твърди частици в маслото; повреден филтър; пробив в уплътнението, позволяващ замърсяване |
Когато резервната спираловидна предавка се нуждае от различна спецификация
Режимът на повреда на оригинала спирална предавка директно определя дали подмяната изисква промяна в спецификацията. Три режима на повреда почти винаги изискват надграждане на спецификацията, а не подмяна с подобен продукт:
Замяна спирална предавка трябва да се посочи заобляне на изводите (5–15 µm), за да се върне контактът към центъра на повърхността при отклонение на вала. Заместител с подобен плосък извод ще се натоварва по ръба и ще се образува ямка със същата скорост като оригинала.
Замяна спирална предавка трябва да се подобри нивото на материала: от мек страничен слой (45# QT) до цементиран клас (20CrMnTi) или от индукционно закален (42CrMo) до напълно цементиран. Подобен заместител има същата граница на умора при огъване и ще се счупи при същия интервал на обслужване.
Подобно за подобно спирална предавка Подмяната, комбинирана с правилния клас вискозитет на маслото и процедурата за разработка, обикновено предотвратява повторна поява. Издраскване от прегряване на маслото може също да изисква добавяне на система за охлаждане на маслото към скоростната кутия.
Korea Ever-Power — Спецификация за анализ на повреди и подмяна
Услугата за анализ на повреди на Korea Ever-Power приема износени или повредени спираловидни зъбни колела за визуален преглед, измерване с анализатор на зъбно колело и металографски анализ на сечението (преминаване през твърдост, потвърждаване на дълбочината на корпуса, оценка на потока на зърната). Докладът от прегледа идентифицира режима на повреда, вероятната първопричина и дали резервното зъбно колело изисква промяна в спецификацията (различен материал, клас на точност, извиване на оловото или коефициент на експлоатация). Като пряк производител на спирални зъбни колела, Korea Ever-Power може да произведе резервното оборудване веднага след потвърждаване на спецификацията — без допълнителните забавяния от изпращането на резултатите от анализа до отделен производител.
Често задавани въпроси
Леко начално точково издълбаване по линията на стъпката на спирална предавка — обикновено малки вдлъбнатини с диаметър под 0,3 мм, покриващи по-малко от 3% от активната област на зъбния страничен ръб — понякога могат да бъдат толерирани в мекия зъбен страничен ръб спираловидни зъбни колела където вдлъбнатините преразпределят контактното напрежение и спират по естествен път. Зъбните колела с твърда повърхност на зъбите (карбюризирани HRC 58–62) трябва да се сменят, когато се наблюдава точкова поява, тъй като отлющването в твърд корпус се разпространява бързо и ускорява. Правилото за вземане на решение: ако площта на точковата поява се увеличава при последователни проверки за източване на масло (месечният брой на маслените частици е с тенденция към повишаване), зъбното колело е в деструктивна точкова поява и трябва да се смени при следващото планирано спиране.
Анализът на маслото е първата диагностична стъпка. Ако маслото показва: повишен брой частици (ISO клас >19/17/14), замърсяване с вода, нисък вискозитет поради разграждане при срязване или изчерпан пакет добавки - това е силно индикативна причина за смазването. Ако маслото е чисто и правилно специфицирано, повредата вероятно е свързана с материала, геометрията или натоварването. Металографският разрез на повредената предавка потвърждава: ако кривината на твърдостта показва правилна дълбочина на корпуса и профил на твърдост, спецификацията на материала е спазена и повредата е механично претоварване или смазване. Ако твърдостта е под спецификацията, се предполага проблем с термичната обработка.
Питингът от ръбово натоварване възниква, когато действителният модел на контакт на зъбното колело е концентриран в единия край на ширината на повърхността, а не по цялата повърхност. Двете основни причини са: (1) несъосност на вала или корпуса — ако валът на зъбното колело не е успореден на свързващия вал в рамките на допустимия ъгъл на водещия ръб, контактната зона се измества към ръба на близката страна на повърхността; (2) недостатъчно заобляне на водещия ръб — плосък зъб без заобляне няма толеранс за несъосност, предизвикана от отклонение под товар, и всяко отклонение измества контактната зона към ръб. Решението за подмяна спирална предавка е да се определи закръгляване на изводите от 5–15 µm (в зависимост от ширината на лицевата страна и очакваното отклонение на вала), за да се върне контактът в центъра при работно натоварване.
Смачкването на корпуса е подповърхностно разрушаване от умора, което се случва под карбуризирания корпус на твърда странична повърхност на зъба. спирална предавкаЗапочва на границата между корпуса и сърцевината — където твърдостта преминава от HRC 58–62 (корпус) към HRC 30–38 (сърцевина) — и се разпространява като пукнатина, успоредна на повърхността на зъба. Резултатът е голям фрагмент, който се отделя по цялата дълбочина на корпуса, а не по малката повърхностна вдлъбнатина при нормалното хлъзгане. Смачкването на корпуса се индикира от големи (2–10 mm) фрагменти с относително плоска повърхност на счупване, появяващи се внезапно, без прогресивния предшественик на нормалното хлъзгане с малка вдлъбнатина. Основна причина: дълбочината на корпуса е твърде плитка за предадения товар (пикът на подповърхностното напрежение на срязване прониква под границата между корпуса и сърцевината); или събитие на претоварване, надвишаващо якостта на границата между корпуса и сърцевината. Предотвратяване: посочете адекватна минимална дълбочина на корпуса съгласно ISO 6336-5 за нивото на предадено контактно напрежение.
Изпратете повредено спирално зъбно колело за анализ
Изпратете повредената си предавка за визуален преглед, измерване с анализатор на предавките и металографски доклад за сечение. Korea Ever-Power идентифицира вида на повредата и първопричината за нея и произвежда правилно специфицираната резервна част без допълнителни забавяния във времето за изпълнение.
Визуален преглед · Анализатор на зъбни колела · Металографски разрез · Доклад за първопричината · Спецификация за подмяна
Редактор: Cxm
