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微點蝕及其添加劑對微點蝕的作用

2021-09-06

來源:微信號 luburicant

微點蝕是一種新型的疲勞損傷形式,通常發生在齒輪、滾動軸承等這一類高接觸應力的應用中。近些年來,隨著風力發電、造船及航空航天等行業的迅速發展,對齒輪的耐久性提出了新的要求,由此也引發了對低速重載齒輪傳動中微點蝕現象的重視。在相互接觸表面能形成較厚油膜,且能降低表面摩擦系數的齒輪油可抑制表面微點蝕產生。

微點蝕作為一種表面疲勞破壞,可對傳動機構造成不良影響。之前人們一直認為微點蝕現象是無害的,只是齒輪運行一段時間后齒面產生的一些“灰斑”而已。事實上,一系列工業齒輪運轉失效實例表明:微點蝕是一種齒輪失效形式,它可影響齒輪傳動精度,造成嚙合副噪音增加,振動加劇進而影響齒輪壽命。

尤其是近些年來,隨著風力發電、造船及航空航天等行業的迅速發展,對齒輪的耐久性提出了新的要求,由此也引發了對低速重載齒輪傳動中微點蝕現象的重視。AGMA(美國齒輪制造商協會)、NREL(美國可再生能源實驗室)、BGA(英國齒輪協會)、FVA(德國傳動工程學會)等機構相繼從運動學、表面處理、金相學及潤滑油品等幾個方面進行了一系列相關的專題研究,取得了一定進展。在我國,這一問題也越來越受到研究者的重視。

一般認為:加工精度越高,齒面潤滑油膜越厚的齒輪副越不易產生微點蝕。故而抑制微點蝕,可使用表面極其平滑或“超精加工”的齒輪以及改變設備的工作條件或選擇專用于抗微點蝕的潤滑油。一般情況下,超精加工的變速箱部件僅用于較為關鍵、精密的工業生產中,改變工作條件常常是不可能的,但是將注意力集中在提高潤滑油抗微點蝕性能的,則是一個實效的解決方法。

添加劑對微點蝕的作用

對于低速重載工況下運行的齒輪,齒根處滑動速度高,往往會出現彈性流體動壓潤滑和邊界潤滑同時存在的混合潤滑狀態。極壓抗磨添加劑的加入能與金屬表面起化學反應生成化學反應膜,起潤滑作用,防止齒面擦傷,膠合。但若干試驗表明:齒輪油中的極壓抗磨添加劑對油品抗微點蝕能力的影響十分復雜。

英國倫敦帝國大學的Olver等在MPR試驗機上研究了基礎油PAO及添加了極壓抗磨劑,極壓抗磨劑與摩擦改進劑復合劑等油品的抗微點蝕性能。研究表明:極壓抗磨添加劑如ZDDP(二烷基二硫代磷酸鋅)的加入抑制了粗糙表面間在跑和階段的磨損,使摩擦表面微觀尖峰無法磨損衰減,并在其之間形成持續的局部高壓,進而使表面出現裂紋和疲勞磨損,促進了微點蝕;而加入摩擦改進劑MoDTC(molybdenum dialkyl dithoicarbamate),能在粗糙表面尖峰頂部形成MoS2沉積物,從一定程度上抑制了由于極壓抗磨添加劑的加入帶來的微點蝕磨損。

另有學者指出邊界潤滑狀態下含S、P的極壓抗磨添加劑和金屬表面發生化學腐蝕,使表面出現腐蝕磨損和疲勞失效,進而產生應力腐蝕裂紋。此外,隨著溫度的增加,極壓抗磨添加劑可與防銹劑發生反應,可在金屬表面出現沉積物并發生金屬腐蝕,從而對齒面抗微點蝕能力產生不利影響。

另外應提高潤滑油的抗乳化性能,防止油膜失效,并保證優異的高溫穩定性和氧化穩定性、抗泡沫特性。應在選擇合成潤滑油,精選添加劑,找到各種添加劑性能的Z佳平衡點。