Kolm pinnapurunemise mehhanismi – ülevaade
Makropitting (veerev kontaktväsimus)
Mehhanism: Tsükliline hertsi kontaktpinge ületab materjali vastupidavuspiiri. Väsimuspragu tekib pinnal või selle lähedal ja levib seni, kuni kild välja puruneb. Ajakava: areneb 10⁶–10⁹ koormustsükli jooksul — annab hoiatuse enne katastroofilist riket. Valitsev tingimus: σ_H > σ_H lim (materjali vastupidavuse piir).
Mikropitting (hall värvumine)
Mehhanism: Hamba külgpinna kareduse kokkupuutetsoonides tekivad väga madalad väsimuspraod (10–100 µm sügavused). Tekitab palja silmaga nähtava halli mati pinna. Ajakava: areneb 10⁷–10¹⁰ tsükli jooksul – aeglasemalt kui makropitteerumise algus, kuid võib progresseeruda makropitteerumiseks. Valitsev tingimus: erikile suhe λ < 2,0.
Kriimustused (liimikulumine)
Mehhanism: Liimi hetkeline kulumine, kuna kareduse temperatuur ületab lühiajaliselt määrdekile kokkuvarisemise temperatuuri. Metall-metall kontakti kaudu kandub materjal ühelt hambaküljelt teisele. Ajakava: võib äärmuslikes tingimustes esineda ESIMESE kontakttsükli ajal. Valitsev tingimus: välgutemperatuur T_välk > hõõrdumistemperatuur T_hõõrdumine.
Slabade teke — mehhanism, visuaalne diagnoosimine ja ennetamine
Kuidas makropitting algab spiraalsetes hammasratastes
Kontaktväsimus pitseerimisel a spiraalne käik algab maksimaalse Hertzi nihkepinge asukohast – kas hamba külgpinnalt (pinnalt alguse saanud auklik korrosioon, sagedamini piirmäärimise tingimustes) või vahetult pinna all maksimaalse ortogonaalse nihkepinge sügavusel (pinna all alguse saanud auklik korrosioon, sagedamini hästi määritud hammasrataste puhul, millel on suur kontaktpinge). Hertzi nihkepinge tipp sügavusel z₀ = 0,786 × b_H (kus b_H on Hertzi kontakti poollaius) on ligikaudu 0,30 × σ_H_max – ja sellel sügavusel ulatub tsüklilise pinge pöördumine iga hamba kokkupuutega ±0,30 × σ_H_max-ni, akumuleerides väsimuskahjustusi, kuni tekib pragu ja see levib pinnale.
Pinnase-aluse süvendi tekkimise sügavus z₀ on oluline korpuse sügavuse määramisel: kui korpuse sügavus ECD on väiksem kui z₀, langeb Hertzi pingetipp suhteliselt pehmes südamikumaterjalis korpuse alla – see käivitab pigem sügava korpuse purustava vea kui pinna süvendi tekkimise. Korea Ever-Poweri korpuse sügavuse nõue spiraalsed hammasrattad (ECD ≥ 0,15–0,20 × Mn) tagab, et ümbris ulatub standardsete hambakontaktpingete korral üle maksimaalse Hertsi pingesügavuse (ümbrise sügavuse ja ISO 6336 üksikasjade kohta vt Art53 ja Art52).
Slabude visuaalne välimus
Makropittidega kraatrid a-l spiraalne käik Hamba külg näeb välja selline:
- Asukoht: Kontsentreerub sammujoone lähedale, kus libisemiskiirus on null ja EHL-kile on antud kontaktpinge juures kõige õhem. Hammasrattal (mis kogeb rohkem väsimustsükleid ajaühikus) ilmneb tavaliselt esimesena auklikkus.
- Kuju: Ligikaudu poolringikujulised või lehvikukujulised kraatrid läbimõõduga 0,5–5 mm, sileda, poleeritud sisepinnaga (kild jättis puhta murdepinna).
- Progressioon: Esialgsed lohud on isoleeritud ja väikesed. Väsimuse edenedes sulanduvad lohud suuremateks kraatriteks (killuminek) ja katavad lõpuks pidevalt hammasratta hammasrataste jaotusjoont – sel hetkel on hammasratas selgelt kaugelearenenud rikkefaasis ja tekitab pöörlemissagedusel iseloomulikku löögimüra.
EHL-kile suhe λ ja aukude tekkimise vältimine
Spetsiifiline kile paksuse suhe λ reguleerib punktkorrosiooni teket spiraalne käik:
λ ≥ 2,0: Täielik EHL-kile — karedused ei puutu kokku; ainult Hertzi pingest tingitud pinnase all algav auklikkus
λ = 1,0–2,0: Segatud määrimine – aeg-ajalt esineb karedust; võimalik on nii pinna- kui ka pinna-alune auklikkus
λ < 1,0: Piiri määrimine — sagedane kareduse kokkupuude; pinnalt algav aukude teke kiireneb
h_min ≈ 2,65 × η₀^0,7 × v^0,68 × R^0,46 / (E'^0,53 × w^0,13) [lihtsustatud Hamrock-Dowsoni meetod]
kus: η₀ = õli dünaamiline viskoossus sisselaskeava juures [Pa·s]
v = kaldtee kiirus [m/s]
R = ekvivalentne kõverusraadius [mm]
w = normaalne kontaktkoormus laiuseühiku kohta [N/mm]
λ parandamiseks: ↑ õli viskoossusklass | ↑ hammasratta sammukiirus (suurem käik) | ↑ kontaktraadius (suurem moodul)
| ↓ pinna karedus Ra (lihvimine + ISF) | kasutage madalama veojõuteguriga sünteetilist PAO-d
Mikropitting – suure tsükliga pinna purunemise režiim
Mikropiting peal spiraalne käik Hambakülg – hall, matt välimus („hall värvumine“) tuleneb tuhandetest väga madalatest süvenditest (10–100 µm), mis tekivad siis, kui EHL-kile suhe λ langeb kareduse kokkupuutetsoonides alla 2,0. Kahjustustsoon ulatub suuremale alale kui makrosüvendite teke ja võib areneda makrosüvendiks, kui sellega ei tegeleta. Eristub kriimustustest suunatud sälkude puudumise poolest.
Mikropittingu mehhanism ja kriitiline erinevus makropittingust
Mikropitting a-s spiraalne käik tekib siis, kui pinna karedused puutuvad kokku ebapiisava EHL-kile (λ < 2,0) kaudu ja iga kokkupuude tekitab kareduse kokkupuutetsoonis väga väikese väsimusprao – 10–100 µm sügavusel, mis on palju madalam kui makropragunemine (mis võib alata 100–500 µm pinna all). Üksikud praod on liiga väikesed, et neid eraldi näha oleks, kuid miljonite kareduse kokkupuutepunktide kollektiivne kahjustus loob libisemistsoonides palja silmaga nähtava halli mati välimuse. spiraalne käik hammas (alad kaldjoonest ülal- ja allpool, kus libisemiskiirus on suurim – makropittingu vastand, mis koondub kaldjoone lähedale, kus libisemiskiirus on madalaim).
Mikropittide ennetamine spiraalülekannetes
Neli sekkumist vähendavad mikropittide riski spiraalne käik ajamid efektiivsuse järjekorras:
1. ISF-pinnaviimistlus
ISF vähendab spiraalne käik Ra väärtus on 0,3 µm kuni 0,05 µm, kahekordistades λ. Elektrisõidukite ja tuuleturbiinide käikude puhul, mille eluea peamine piiraja on mikropitting, on ISF kõige kulutõhusam sekkumine.
2. Mikropitingukindel õli
FVA 54/7 testi tulemus MLS ≥ 10 (polüsulfiid-EP pakend PAO baasil) hoiab ära mikropittingu λ väärtusel alla 2,0, moodustades kaitsva tribokeemilise kile. Standardne mineraalõli GL-4 saavutab ainult MLS 6–8 – see on ebapiisav üle 10⁸ tsükliga suure tsükliga ajamite jaoks.
3. Kõrgem täpsusklass
DIN-klassi 4–5 maandus spiraalsed hammasrattad neil on väiksem profiililaine ja peenem pinnatekstuur kui DIN klass 7–8, mis tagab isegi sama Ra mõõtmise korral kõrgema λ karedusskaalal. Otsa reljeef vähendab veelgi kontaktrõhku hamba sisenemisel, kus λ langeb jäikuse ülemineku ajal ajutiselt.
4. Suurem spiraali nurk
Suurem β suurendab ε_β väärtust a-l spiraalne käik — koormust jagab rohkem hambapaare, vähendades kontaktpinget σ_H ja suurendades λ, et vähendada mikropitingu ohtu suure tsüklite arvu korral.
Kriimustused – hetkeline liimi purunemine
Bloki välgu temperatuurimudel
Kriimustus a-s spiraalne käik tekib siis, kui kareduse kokkupuutetemperatuur – „sähvatustemperatuur“ – ületab lühiajaliselt temperatuuri, mille juures määrdekile variseb kokku ja toimub metall-metall-liimkontakt. Bloki sähvatustemperatuuri mudel (AGMA 925 ja ISO TR 15144 hõõrdumisriski hindamise alus) arvutab sähvatustemperatuuri tõusu hamba kokkupuutel:
T_välk = T_maht + ΔT_välk
ΔT_välk = f × w_n × |v_s| / (b_H × √(ρ₁ × c₁ × k₁ × v_r1) + √(ρ₂ × c₂ × k₂ × v_r2))
kus: f = hõõrdetegur kokkupuutel (≈ 0,04–0,08 EHL-i puhul; suurem segakihis)
w_n = normaalne kontaktkoormus laiuseühiku kohta [N/mm]
v_s = libisemiskiirus kokkupuutepunktis [m/s] — suurim hambatipu ja -juure juures
b_H = Hertsi kontakti poollaius [mm]
ρ, c, k = hammasratta materjali tihedus, erisoojus, soojusjuhtivus
v_r = iga hammasratta pinna veeremiskiiruse komponent
Hõõrdumine algab siis, kui T_flash > T_scuff (hõõrdumistemperatuur)
Mineraalõli puhul: T_hõõrdumine ≈ T_õli_puisteaine + 100–150 °C
PAO puhul hõõrdumisvastase lisandiga: hõõrdumisest tulenev kulu ≈ õlimahutavus + 150–200 °C
Kriimustuste visuaalne välimus – eristatav auklikkusest
Kriimustuskahjustused a-l spiraalne käik eristatakse punktsioonist oma suunalise punktiirjoone järgi:
- Asukoht: Hambaotsad (addendum — süvenditsoon) ja hambajuured (dedendum — lähenemistsoon), kus libisemiskiirus on maksimaalne. Hammaste kalle ise on tavaliselt kahjustamata või minimaalselt mõjutatud. See on makrosüvendite asukoha VASTAND.
- Suunatus: Sügavad kriimustused või täkked, mis kulgevad hamba libisemise suunas – radiaalselt üle hamba juurest tipuni (hammasratta puhul) või tipust juureni (hammasratta puhul) iga täkke juures. Jälgid ei ole juhuslikud nagu abrasiivse saastumise korral, vaid on suunatud libisemissuunaga kooskõlas.
- Materjali ülekanne: Mikroskoopiline uurimine näitab materjali ülekandumist ühelt hamba küljelt vastasküljele – see on adhesioonilise kulumise iseloomulik tunnus. „Vastuvõtupinnal“ (tavaliselt aeglasemalt liikuval hammasrattal) on näha ülekantud materjali keevitatud tükke sälgustussoonte kõrval.
Kiire kolmeastmeline diagnostika – milline rikkerežiim?
| Diagnostiline küsimus | Makropitting | Mikropitting | Kriimustused |
|---|---|---|---|
| Hamba külje välimus | Siledate külgedega kraatrid, läbimõõduga 0,5–5 mm, läikiv sisepind | Hall matt/tuhm kate; peen tekstuur; peab hoolikalt uurima | Sügavad kriimustused/täkked; kare rebenenud pind; suunajäljed |
| Asukoht hambal | Kaldejoone lähedal (libisemistsoon minimaalselt) | Eemal pikijoonest (lisand ja dedendum, kõrge libisemistsoon) | Hambaotsad ja -juured (maksimaalse libisemiskiiruse tsoon) |
| Aeg areneda | 10⁶–10⁹ tsüklit — kuud kuni aastad | 10⁷–10¹⁰ tsüklit – võib võtta aastaid; progresseerub aeglaselt | Minutitest tundideni – võib esineda esimesel töökorras |
| Õliosakeste loenduse signaal | Suuremate osakeste (50–200 µm) suurenemine, kõrge L/W suhe | Peenemate osakeste (1–15 µm) hulga suurenemine | Suurte metalliosakeste järsk tõus; raua kontsentratsiooni järsk tõus |
| Peamine põhjus | σ_H > σ_H limiit (materjal või koormus) | λ < 2,0 (õli, kiirus, pinna karedus) | T_flash > T_scuff (õli, kiirus, kontaktrõhk) |
| Esmane parandus | Parem materjal (karboniseeritud), vähenda koormust, suurenda moodulit | Parem õli (MLS 10), ISF pinnaviimistlus, otsaku reljeef | Hõõrdumisvastased õlilisandid, vähendavad hammastevahelise joone kiirust ja koormust hamba kohta |
Korea Ever-Power — pinna rikke analüüs ja materjalisoovitused
Kõva hamba külg karastatud spiraalne käik — HRC 58–62 pinnakõvaduse (σ_H lim 1500–1800 MPa), Ra ≤ 0,2 µm HÖFLERi lihvitud hambakülje ja õigesti määratud EHL-õli viskoossuse kombinatsioon tagab nimikoormusel kiirusel λ ≥ 2,0 — lävi nii makro- kui ka mikrosüvendite tekkimise vältimiseks
Korea Ever-Power pakub pinna rikke analüüsi: saatke rikke korral spiraalne lõigatud hammasratas (või kvaliteetsed fotod, mis näitavad kahjustuse asukohta, suurust ja iseloomu) Korea Ever-Poweri insenerimeeskonnale. 5 tööpäeva jooksul tuvastab Korea Ever-Power rikke tüübi (makropitting, mikropitting või kriimustus), hindab töötingimuste põhjal rikke ajal λ suhet ja soovitab asenduskäigu parandusspetsifikatsiooni – materjali uuendamine, täpsusklassi muutmine, pinnaviimistluse parandamine või õli spetsifikatsiooni muutmine. Otsese spiraalhammasrataste tootjaKorea Ever-Power toodab asendust spiraalne käik parandatud spetsifikatsioonile sama tarnegraafikuga nagu standardtellimusel. Sirvige spiraalkäigukasti tootevalik kõikide materjalide ja pinnaviimistlusvõimaluste jaoks.
Korduma kippuvad küsimused
Jah — mikropittide teke a-s spiraalne käik võib teatud tingimustes peatuda ja stabiliseeruda. Kuna mikroaugulise pinna järkjärguline silumine (karedusastmed kuluvad mikroaugulise protsessi enda käigus maha), väheneb kombineeritud komposiitkaredus R_q, mis suurendab λ üle mikroaugulise läve 2,0. Seda isepiiravat mehhanismi täheldatakse mõnikord uute hammasrataste esialgsel sissetöötamisperioodil – mikroaugulise tekke perioodil, millele järgneb stabiliseerumine uuel, veidi karedamal, kuid stabiilsel pinnal. Siiski ei saa isepiiravale käitumisele projekteerimisel loota: kui töö-λ on oluliselt alla 2,0 (nt λ = 1,0–1,3), siis mikroauguline teke progresseerub makroauguliseks, mitte ei stabiliseeru. Korea Ever-Poweri soovitus: kui kasutuseaga hammasratta analüsaator spiraalne käik Kui tekstuur näitab mikrolõhesid, kuid mitte makrolõhesid, tehke õlianalüüs ja λ arvutamine — kui λ < 1,5, sekkuge õli uuendamisse enne järgmist hooldusperioodi.
Isegi pärast täppislihvimist uus spiraalne käik selle pinna kareduse kõrgused tekitavad esimestel töötundidel – enne kui sissetöötamine pinda silub – λ väärtuse alla täiskile läve. Kareduse välgatustemperatuurid võivad selle esialgse perioodi jooksul ületada T_scuff väärtust, kui: (1) õli ei sisalda veel piisavalt hõõrdumisvastaseid lisandeid, mis on sissetöötamise kontaktidest aktiveerunud; (2) spiraalne käik käitatakse kohe täiskoormusel ilma sissetöötamisperioodita; või (3) hammasratast ja õli ei soojendata enne koormuse rakendamist ette. Korea Ever-Power soovitab kõigi uute puhul 4-tunnist järkjärgulist sissetöötamist. spiraalne käik Kiirete ajamite (v > 20 m/s) paigaldised: alustage nimikoormusega 25% 1 tund, seejärel koormusega 50% 1 tund, koormusega 75% 1 tund ja seejärel täiskoormusega – võimaldades järkjärgulist pinna konditsioneerimist ja lisandite aktiveerimist enne täiskoormuse välgutemperatuuri saavutamist.
Need kattuvad, kuid ei ole identsed. Polüsulfiidist äärmusrõhu (EP) lisandid pakuvad nii hõõrdumisvastast kaitset (moodustades ohverdava raudsulfiidi tribofilmi, mis hoiab ära liimi kokkupuute välktemperatuuril) kui ka mikropitinguvastast kaitset (vähendades hõõrdetegurit kareduse kontaktidel alla mikropitingu algatamise läve). Boraat-EP lisandid pakuvad suurepärast mikropitingukaitset (FVA 54/7 MLS 10), kuid mõnevõrra madalamat hõõrdumisvastast toimet kui polüsulfiidid. Tavapärased väävli-fosfori (S/P) EP lisandid pakuvad mõõdukat hõõrdumisvastast kaitset, kuid üldiselt nõrka mikropitinguvastast kaitset (MLS 6–8) ... spiraalne käik Rakendused. Suure tsükliga rakenduste (tuuleturbiinid, elektrisõidukite reduktorid) puhul, kus esinevad mõlemad riskid: määrake PAO baasõli + polüsulfiid EP, mis on ainus levinud lisanditüüp, mis saavutab samas pakendis MLS 10 (mikropitting) JA piisava hõõrdumisvastase jõudluse.
Mitte oluliselt – hõõrdumist määravad süttimistemperatuur ja õlifilmi käitumine, mitte materjali kõvadus. Karbureeritud HRC 60 spiraalne käik kriimustused ligikaudu samal välkumistemperatuuril kui QT HB 280 hammasratas, kui mõlemal on sama pinnakaredus ja õli. Siiski lihvitakse karastatud hammasrattaid tavaliselt Ra ≤ 0,2 µm-ni, samas kui pehme servaga QT hammasrattaid freesitakse tavaliselt ainult Ra ≈ 1,5–2,5 µm-ni. See kareduse erinevus tähendab, et karastatud hammasrattal on palju kõrgem λ ja seetõttu töötab see kaugemal kriimustuslävest, isegi kui kriimustustemperatuuri lävi ise on sarnane. Praktiline tulemus: karastatud ja lihvitud spiraalsed hammasrattad on oluliselt vähem vastuvõtlikud kriimustustele mitte niivõrd oma suurema kõvaduse kui sellise tõttu, vaid seetõttu, et tsementeerimisele järgnev lihvimisprotsess vähendab oluliselt pinna karedust.
Esitage pinna rikke analüüsiks rikkis spiraalhammasratas
Saatke rikkis käik (või fotod, mis näitavad kahjustuse asukohta, ulatust ja iseloomu) koos töötingimustega (võimsus, kiirus, õli klass, ümbritseva õhu temperatuur). Korea Ever-Power tuvastab rikke tüübi – auklik, mikroauguline või kriimustatud – ja soovitab parandusmeetodit 5 tööpäeva jooksul.
Aukkorrosioon · Mikroaukkorrosioon · Kriimustus · λ arvutamine · Õlisoovitus · Parandusspetsifikatsioon · 5 tööpäeva
Toimetaja: Cxm
