工業(yè)設(shè)備中齒輪的常見損傷與潤(rùn)滑建議

來源：順益體系（集團(tuán)）

齒輪損傷的類型多種多樣，包括斷裂、表面疲勞（點(diǎn)蝕、剝落）、塑性流動(dòng)、擦傷、膠合、腐蝕磨損、燒焦等。為了防止齒輪失效，人們首先會(huì)從機(jī)械角度考慮問題，如選擇優(yōu)良的齒輪材料、合理的齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)、先進(jìn)的熱處理技術(shù)以及高精度的機(jī)加工工藝等，這都是必不可少且行之有效的。

不容忽視的是，合理潤(rùn)滑對(duì)避免、減輕和延緩齒輪失效同樣具有明顯的效果，因此，齒輪潤(rùn)滑劑被看作是齒輪機(jī)構(gòu)的元件之一。

剝落

剝落機(jī)理和點(diǎn)蝕相同，從硬齒面或表面硬化齒面上去除由于熱處理不當(dāng)而引起的應(yīng)力或由于次表面裂痕產(chǎn)生的較大金屬屑，形成剝落。它是由材料缺陷、過載或其他使用問題而引起。點(diǎn)蝕、剝落通常被稱為金屬表面疲勞，潤(rùn)滑油的粘度、種類、添加劑對(duì)這種磨損形態(tài)均有影響。

黏度對(duì)齒輪疲勞壽命影響Z大。大多數(shù)都認(rèn)為黏度越大，產(chǎn)生疲勞所需的時(shí)間越長(zhǎng)。這是由于在滾動(dòng)接觸中于齒面間介入油膜，則壓力分布就變得平緩；滾動(dòng)面上的微觀凸凹由于油膜的存在而被覆蓋；對(duì)外部的負(fù)荷變化有緩沖作用等原因引起的。

潤(rùn)滑油種類不同，對(duì)滾動(dòng)疲勞的產(chǎn)生有相當(dāng)大的影響，如同一黏度的環(huán)烷基油比石蠟基油產(chǎn)生疲勞所需的時(shí)間要長(zhǎng)。另外分子結(jié)構(gòu)與壽命的有關(guān)系，即黏度相同的油，分子中環(huán)數(shù)越多者，使用壽命越長(zhǎng)。

潤(rùn)滑劑分子極性和活性增大，一般有縮短滾動(dòng)疲勞壽命的作用，例如，同醇中的OH（羥基）被極性強(qiáng)的COOH（羧基）取代，則疲勞壽命降低1/4；酯比羧酸和醇的壽命長(zhǎng)。這些都是由于化學(xué)表面活性不同對(duì)裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展影響不同的原因。

添加劑的影響很復(fù)雜，在不同條件下結(jié)果不一致。用滾動(dòng)四球機(jī)研究的結(jié)果表明，添加二丁基亞磷酸酯和氯化石蠟則壽命降低，而加元素硫則壽命延長(zhǎng)。

添加劑種類和添加量不同，對(duì)壽命影響有相當(dāng)大的差別。硫化萜烯和二烷基二硫代磷酸鋅添加2％左右時(shí)能顯著提高疲勞壽命。但添加量再增加，延長(zhǎng)壽命的作用逐漸變?。欢?dāng)?shù)侥骋惶砑恿恳院?，壽命反而降低?/p>

塑性流動(dòng)

這是由于重載而使表面應(yīng)力超過齒輪材料的彈性極限而引起輪齒表面變形。通常在較軟材料中出現(xiàn)這種情況，表面材料可能沿齒端面和齒頂擠壓，Z后在齒面上形成毛刺。節(jié)線起皺突起或齒根凹陷也屬于這個(gè)范疇。

如果這類破壞現(xiàn)象是由強(qiáng)烈振動(dòng)或沖擊載荷引起的話，則高粘度潤(rùn)滑劑有緩沖載荷的作用，但僅靠改變潤(rùn)滑劑不能解決這類問題。

擦傷

這是磨料磨損的一種類型，當(dāng)硬顆粒尺寸大于隔開輪齒表面的油膜厚度，并進(jìn)入齒輪嚙合區(qū)域時(shí)，齒表面在滑動(dòng)方向就會(huì)出現(xiàn)擦傷，這些顆?？赡苁腔覊m、沙、鑄造氧化皮、齒輪或軸承材料或任何其它磨屑，以各種方式進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng)。

上述這些雜質(zhì)可以在空氣中并通過密封不嚴(yán)的罩或敞開的檢視孔進(jìn)入，也可能是沒有認(rèn)真清洗箱體或旋轉(zhuǎn)零件而混入雜質(zhì)造成；磨屑也可能是齒輪磨損的產(chǎn)物，通過實(shí)驗(yàn)分析可指出這些顆粒材料的類型。

加大潤(rùn)滑劑粘度能提高油膜厚度，這樣能減輕擦傷，但不能根治它。Z好的解決辦法是對(duì)乳化劑進(jìn)行精密的過濾和改善維護(hù)條件等以除掉磨粒。一旦這些問題得以解決，齒輪表面的損傷也將會(huì)停止。

膠合

膠合是油膜被破壞而引起的金屬熔融后產(chǎn)生的損傷。膠合程度輕的是在油滑動(dòng)方向有撕裂的痕跡，嚴(yán)重的是齒面的損壞，不能繼續(xù)使用。易引起膠合的部位是嚙合面的開始和終止處，即減速時(shí)在小齒輪齒根和大齒輪的齒頂，或小齒輪的齒頂和大齒輪齒根。這是因?yàn)檫@些地方滑移速度大，而且嚙合開始時(shí)一般有很大的力。關(guān)于產(chǎn)生膠合的條件有負(fù)荷、滑移速度、摩擦系數(shù)、材質(zhì)、制造誤差、應(yīng)力集中和潤(rùn)滑油等多種因素，非常復(fù)雜。

熱比機(jī)械力更容易削弱油膜強(qiáng)度。齒輪負(fù)荷中相當(dāng)大的部分是以邊界摩擦傳遞的，所以負(fù)荷和速度增加，接觸部分的發(fā)熱也增加，膠合的危險(xiǎn)性大。接觸部分的發(fā)熱與pυT成比例（p是Z大接觸應(yīng)力，υ是齒面相對(duì)滑移速度，T為節(jié)點(diǎn)到嚙合的距離）。齒面嚙合的瞬間可以達(dá)到相當(dāng)高的溫度，接觸點(diǎn)油膜破裂是由于這種高溫引起的。

黏度對(duì)膠合有較大的影響。油的黏度高難以引起擦傷，因?yàn)轲ざ仍礁?，油膜越易形成，油膜也越厚，使?fù)荷在流體潤(rùn)滑領(lǐng)域中的比例就大。這就是黏度大的油具有抗膠合性能好的原因。

潤(rùn)滑油種類和添加劑對(duì)膠合的影響很大，極壓油比非極壓油抗膠合性好得多。極壓添加劑也因其種類不同和往油中添加量不同而異，一般添加量大的，抗膠合性好。不同抗極壓水平的油其抗膠合性不同?？箻O壓水平高的油抗膠合性好。極壓劑添加量越多，齒輪油抗擦傷性能越好。

油量和潤(rùn)滑方法對(duì)膠合亦有較大影響。在齒輪嚙合區(qū)油量供應(yīng)不足時(shí)，引起齒輪發(fā)熱，抗膠合性能下降。隨著油量的增加，抗膠合負(fù)荷增加，循環(huán)噴油比油浴潤(rùn)滑好。

腐蝕磨損

輕微點(diǎn)蝕或齒表面生銹或暴露的無油漆的金屬表面會(huì)出現(xiàn)腐蝕和腐蝕磨損。腐蝕可能由于油中的冷凝水或者熱交換器中漏出的水而引起；也可能由于潤(rùn)滑油中的酸或腐蝕添加劑而引起的。

某些潤(rùn)滑油添加劑可以防止齒輪表面生銹，從而達(dá)到防止腐蝕的作用。另外一些則是阻止油氧化而生成酸。如果知道產(chǎn)生腐蝕的原因來自外部，還是可以糾正的。

燒焦

如果齒輪的齒遭受強(qiáng)熱，材料硬度將降低。軟化的材料將迅速被去除，因?yàn)樗荒艹惺芟鄳?yīng)負(fù)荷。

這種現(xiàn)象的特點(diǎn)是齒輪表面由于溫度高而使其變色，如果熱源來自外部，就必須予以糾正，如果是摩擦問題，則要重新考慮潤(rùn)滑劑類型和潤(rùn)滑方法。