防水之家讯：前言

选用齿轮作为动力传动的部件，轮齿的损耗不可避免，在齿轮副的长期运行中，轮齿表面可能会出现不同类型的损伤形式。在各类损伤形式中，点蚀的出现、扩展会导致齿面金属材料的遗失，并改变齿轮的几何尺寸，从而影响齿轮副寿命。

对转窑类设备中广泛使用的大型开式齿轮，如未根据轮齿的实际机加工条件和运行工况，采取有针对性的润滑方案，点蚀的形成和点蚀的后续扩展往往不可避免。

克鲁勃针对开式齿轮的运行条件提供系列润滑方案，在保障良好润滑状态、降低齿轮磨损量、延长齿轮寿命的同时，能够有效杜绝点蚀损伤的发生，并缓解既有点蚀的扩展。

一、点蚀的形貌

齿轮在运转过程中受到周期性变化的接触应力作用，当接触应力超过材料的接触疲劳强度时，会在齿轮表面或次表层上产生疲劳裂纹。疲劳裂纹不断扩展、延伸，最终使小块金属脱落，形成不同形状的小凹坑。齿面金属材料遗失和出现凹坑是齿面疲劳损伤的典型特征。

按照ANSI/AGMA1010-E95,点蚀分为宏观点蚀和微点蚀两大类。根据点蚀坑的形状和大小，宏观点蚀可以分为初期点蚀、扩展性点蚀、片蚀或剥落。下列图片显示了在水泥行业回转窑、球磨机和火电厂球磨机开式齿轮出现的各种点蚀具体形貌。


图1球磨机小齿轮根部的初期点蚀


图2回转窑小齿轮根部的扩展性点蚀


图3回转窑大齿轮的扩展性点蚀


图4球磨机小齿轮的扩展性点蚀

图5球磨机小齿轮上的片蚀


图5回转窑小齿轮上的片蚀

二、利用润滑防止大型开式齿轮出现点蚀

在齿轮的设计、制造阶段，可以通过若干方法来降低齿轮出现点蚀的可能性，如加大齿轮啮合角，变更齿轮传动类型、轮齿表层或整体硬化处理、降低齿轮表面粗糙度等。但受限于制造成本加工能力，不可能完全消除点蚀出现的诱因。
在齿轮的使用过程中，通过有效的润滑能够防止早期点蚀的发生、抑制或缓解既有点蚀的发展。

1、使用专用磨合润滑剂降低齿面粗糙度，能够有效防止早期点蚀的出现。

大型开式齿轮的制造精度较低，在齿轮副投入使用的初期，由于齿轮啮合面比较粗糙，存在局部高点接触，这意味着过低的接触面积和载荷集中，齿轮表面的高点上不可避免地会出现细微裂纹。此时选用合适的专用润滑剂能够及时消除裂纹，防止裂纹的持续发展。

专用磨合剂在具备足够润滑性能的同时，利用内含的特殊添加剂和固体添加剂，结合腐蚀和磨损功能，快速消除齿轮表面上参与啮合的接触高点，细微裂纹也同时被清除。在齿轮副的运行中，齿轮的表面粗糙度持续下降，载荷分布趋于均匀，出现裂纹的可能性也就持续降低，这表明专用磨合润滑剂在降低表面粗糙度的同时，能够有效的防止早期点蚀的出现。
克鲁勃为开式齿轮提供最佳磨合润滑方案，图6a是某回转窑开式齿轮投入使用前的齿面状态，图6b是使用磨合润滑剂KluberfluidB-F1Ultra约5000小时的齿面状态。

图6a某回转窑开式齿轮使用前的齿面状态


图6b某回转窑开式齿轮磨合后的齿面状态

为更好的保护现场环境，顺应越来越高的环保意识，并进一步提高磨合效果，克鲁勃最新研制出新一代磨合润滑剂KluberfluidB-F2Ultra，为洁净、透明磨合润滑脂，可以通过频闪仪动态监测球磨机齿轮状态，对于回转窑这类慢速较慢的设备，即便是在运转状态，也可通过肉眼观察齿面状态。该磨合剂同时适用于油浴、浆轮、循环润滑、自动喷射等多种润滑方式。

2、使用高粘度的润滑油能够有效杜绝点蚀损伤的发生，并缓解既有点蚀的扩展。

若齿面已具备足够的接触比例，为防止齿轮的过度磨损，须及时将润滑剂更换为操作润滑油。高粘度操作润滑油在保障润滑状态、降低齿轮磨损量的同时，能够防止蚀损伤的发生，并缓解既有点蚀的扩展。克鲁勃提供透明、高粘度合成开式齿轮润滑油系列，其中KluberfluidC-F3Ultra具有16500mm2/s@40℃的超高粘度。

当齿面上出现疲劳裂纹后，润滑油就会侵入裂纹，粘度愈低的油，易侵入裂纹。润滑油侵入裂纹后，在轮齿啮合时，会在裂纹内受到挤胀，从而加快裂纹的扩展。基于上述分析，对于已出现早期点蚀的齿面，使用高粘度的润滑剂，能够有效抑制或缓解点蚀的扩展。

图7显示的是使用KluberfluidC-F3Ultra近两年的齿面状态对比，表明在大的接触压力作用下，高粘度润滑剂能够有效抑制点蚀坑的出现。

图7a换用KluberfluidC-F3Ultra时的齿面状态


图7b换用KluberfluidC-F3Ultra近2年后的齿面状态

三、结束语

对于齿面加工精度较低的大型开式齿轮，由于齿轮加工及安装等原因，齿面载荷集中现象会经常发生。如果齿轮副投入运行后发生齿面载荷集中，疲劳裂纹就会在短时间内出现，若不及时采取针对性措施，裂纹的快速扩展将导致齿面上点蚀坑数量上升和点蚀坑尺寸增大。在齿轮的磨合阶段，采用克鲁勃新一代环保、透明磨合润滑剂KluberfluidB-F2Ultra在达到磨合、润滑等基本目的的同时，能够有效防止点蚀坑的出现。

对于已经过齿面磨合、接触面积较大的齿轮，采用克鲁勃全透明、高粘度合成开式齿轮润滑油KluberfluidC-F3Ultra系列，可以防止点蚀的产生。对于已经出现点蚀坑的齿面，使用KluberfluidC-F3Ultra也会抑制或缓解点蚀的扩展。

参考文献

[1]《AppearanceofGearTeeth-terminologyofWearandFailure》,AmericaNationalStandard.

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