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轴承知识

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微点蚀及其添加剂对微点蚀的作用

来源:润滑油与添加剂技术前沿

微点蚀是一种新型的疲劳损伤形式,通常发生在齿轮、滚动轴承等这一类高接触应力的应用中。近些年来,随着风力发电、造船及航空航天等行业的迅速发展,对齿轮的耐久性提出了新的要求,由此也引发了对低速重载齿轮传动中微点蚀现象的重视。在相互接触表面能形成较厚油膜,且能降低表面摩擦系数的齿轮油可抑制表面微点蚀产生。

微点蚀作为一种表面疲劳破坏,可对传动机构造成不良影响。之前人们一直认为微点蚀现象是无害的,只是齿轮运行一段时间后齿面产生的一些“灰斑”而已。事实上,一系列工业齿轮运转失效实例表明:微点蚀是一种齿轮失效形式,它可影响齿轮传动精度,造成啮合副噪音增加,振动加剧进而影响齿轮寿命。

尤其是近些年来,随着风力发电、造船及航空航天等行业的迅速发展,对齿轮的耐久性提出了新的要求,由此也引发了对低速重载齿轮传动中微点蚀现象的重视。AGMA(美国齿轮制造商协会)、NREL(美国可再生能源实验室)、BGA(英国齿轮协会)、FVA(德国传动工程学会)等机构相继从运动学、表面处理、金相学及润滑油品等几个方面进行了一系列相关的专题研究,取得了一定进展。在我国,这一问题也越来越受到研究者的重视。

一般认为:加工精度越高,齿面润滑油膜越厚的齿轮副越不易产生微点蚀。故而抑制微点蚀,可使用表面极其平滑或“超精加工”的齿轮以及改变设备的工作条件或选择专用于抗微点蚀的润滑油。一般情况下,超精加工的变速箱部件仅用于较为关键、精密的工业生产中,改变工作条件常常是不可能的,但是将注意力集中在提高润滑油抗微点蚀性能的,则是一个实效的解决方法。

添加剂对微点蚀的作用

对于低速重载工况下运行的齿轮,齿根处滑动速度高,往往会出现弹性流体动压润滑和边界润滑同时存在的混合润滑状态。极压抗磨添加剂的加入能与金属表面起化学反应生成化学反应膜,起润滑作用,防止齿面擦伤,胶合。但若干试验表明:齿轮油中的极压抗磨添加剂对油品抗微点蚀能力的影响十分复杂。

英国伦敦帝国大学的Olver等在MPR试验机上研究了基础油PAO及添加了极压抗磨剂,极压抗磨剂与摩擦改进剂复合剂等油品的抗微点蚀性能。研究表明:极压抗磨添加剂如ZDDP(二烷基二硫代磷酸锌)的加入抑制了粗糙表面间在跑和阶段的磨损,使摩擦表面微观尖峰无法磨损衰减,并在其之间形成持续的局部高压,进而使表面出现裂纹和疲劳磨损,促进了微点蚀;而加入摩擦改进剂MoDTC(molybdenum dialkyl dithoicarbamate),能在粗糙表面尖峰顶部形成MoS2沉积物,从一定程度上抑制了由于极压抗磨添加剂的加入带来的微点蚀磨损。

另有学者指出边界润滑状态下含S、P的极压抗磨添加剂和金属表面发生化学腐蚀,使表面出现腐蚀磨损和疲劳失效,进而产生应力腐蚀裂纹。此外,随着温度的增加,极压抗磨添加剂可与防锈剂发生反应,可在金属表面出现沉积物并发生金属腐蚀,从而对齿面抗微点蚀能力产生不利影响。

另外应提高润滑油的抗乳化性能,防止油膜失效,并保证优异的高温稳定性和氧化稳定性、抗泡沫特性。应在选择合成润滑油,精选添加剂,找到各种添加剂性能的Z佳平衡点。

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发布时间:2022-04-12
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