Thiết bị kiểm tra độ nhớt bánh răng

Thiết bị kiểm tra độ nhớt bánh răng

Hệ thống điều khiển có mặt khắp mọi nơi trong các nhà máy công nghiệp. Gear reducers có thể số trong hàng ngàn trong một cơ sở sản xuất cỡ trung bình. Mặc dù không phải tất cả các hộp số đều có thể được coi là quan trọng, nhưng những yêu cầu đó cần được giám sát tình trạng toàn diện, với phân tích dầu là một thành phần quan trọng của một chương trình được thiết kế tốt.

Đối với nhiều người, từ quan trọng là đồng nghĩa với từ lớn liên quan đến thiết bị quay. Đây là một quan niệm sai lầm phổ biến. Hộp số có thể là một bộ giảm tốc lớn trên một bộ tuabin, hoặc một hộp số nhỏ trên một máy bơm nước thải, nhưng cả hai có thể rất quan trọng đối với sản xuất hoặc an toàn. Ngay cả hộp số chỉ có hai lít dầu trong nó có thể yêu cầu giám sát chất lỏng thông thường. Việc lựa chọn hộp số yêu cầu phân tích dầu thường xuyên phải dựa trên mục tiêu độ tin cậy, không chỉ đơn giản là khối lượng dầu.

Mục đích của bất kỳ chương trình theo dõi tình trạng tiên đoán nào là để phát hiện bất thường trong hệ thống tại

giai đoạn đủ sớm để tránh thời gian chết không được lên lịch. Trong khi điều này có thể không phải lúc nào cũng có thể, một chương trình phân tích dầu tốt có thể đi một chặng đường dài để đạt được mục tiêu này, với điều kiện phiến đá thử nghiệm được chọn để phát hiện những bất thường dựa trên sự hao mòn máy, tình trạng chất bôi trơn, nhiễm bẩn hoặc kết hợp từng loại. Bài viết này thảo luận về các bài kiểm tra được đề nghị để giải quyết những vấn đề này và cung cấp một khuôn khổ để phát triển một chương trình giám sát điều kiện hộp số được thiết kế tốt.

Mặc máy

Hệ thống bánh răng liên quan đến tiếp xúc bề mặt với bề mặt. Nói chung, điều này sẽ kéo theo liên hệ cán hoặc trượt hoặc kết hợp cả hai, tùy thuộc vào loại thiết bị, tốc độ và tải trọng. Một số mảnh vụn mòn được dự kiến ​​trong điều kiện hoạt động bình thường. Biết được điều này, các nhà thiết kế thiết bị lựa chọn vật liệu và quy trình sản xuất truyền đạt sức đề kháng mặc cho bánh răng, bánh răng và trục. Vật liệu phổ biến nhất được sử dụng cho các hệ thống bánh răng thương mại là thép. Kỹ thuật làm cứng khác nhau như carburizing, thấm nitơ, ngọn lửa và cảm ứng cứng được sử dụng để có được các tính chất mong muốn và khả năng chống mài mòn.

Trong khi độ cứng cao truyền đạt sức đề kháng mặc, đặc biệt là chống trầy xước và chống xước, vật liệu bánh răng màu như đồng đôi khi được sử dụng. Ví dụ, các ứng dụng bánh răng sâu thường kết hợp một bánh răng bò thép với một thiết bị giun bằng đồng hoặc đồng. Trong trường hợp này, bởi vì bánh răng sâu là hy sinh, nó được dự kiến ​​sẽ mang đến một mức độ nào đó và phải được theo dõi cẩn thận.

Vì lý do này, việc phát hiện và phân tích kim loại là bắt buộc đối với tất cả các hộp số. Phương pháp phổ biến nhất của việc phát hiện các mảnh vỡ là phát xạ nguyên tử, thường được gọi là AES. AES được sử dụng để phát hiện kim loại mòn, phụ gia và chất gây ô nhiễm, và là một trong những thử nghiệm phân tích dầu được sử dụng phổ biến nhất. Tuy nhiên, cẩn thận không được vượt quá tầm quan trọng của thử nghiệm này bởi vì, tùy thuộc vào loại thiết bị, thử nghiệm có thể bị hạn chế để phát hiện các hạt có kích thước nhỏ hơn 5 đến 10 micron. Trong khi thử nghiệm này và giới hạn kích thước cố hữu của nó có thể đủ cho một số thành phần, các bánh răng đặc biệt dễ bị các điều kiện mặc định nhất định có thể tạo ra các hạt lớn hơn nhiều, có thể không bị phát hiện bởi AES. Điều quan trọng là khi lựa chọn một phương tiện kiểm tra hộp số để hiểu các cơ chế mặc hộp số chung, các phân bố kích thước hạt điển hình được tạo ra bởi các cơ chế và liên kết chúng với giá trị phát hiện chúng bằng AES và các phương pháp phát hiện hạt mài mòn khác.

Các cơ chế hao mòn thông thường bao gồm:

Trượt bình thường (Cọ xát)

Trong quá trình trượt bánh răng bình thường, loại hạt mài mòn được tạo ra là cọ xát các hạt nhỏ hơn 10 micromet đến 15 micromet. Đây là những hình dạng laminar, với bề mặt nhẵn. Tuy nhiên, trong thời gian nghỉ ngơi của bộ bánh răng mới, các hạt mòn được tạo ra lớn hơn các hạt mài mòn bình thường và có một cơ chế thế hệ khác. Tương tự, hao mòn quá mức do tình trạng quá tải, sai lệch hoặc bôi trơn không đủ thường có kích thước hạt lớn hơn nhiều, vượt quá giới hạn phạm vi kích thước của AES.

Rỗ

Rỗ là một hiện tượng mệt mỏi xảy ra khi một vết nứt mệt mỏi khởi đầu trên bề mặt răng bánh răng hoặc ở độ sâu nhỏ bên dưới bề mặt. Vết nứt thường lan truyền cho một khoảng cách ngắn theo hướng gần như song song với bề mặt răng trước khi chuyển hoặc phân nhánh lên bề mặt sau khi lặp đi lặp lại chu kỳ. Khi các vết nứt phát triển đến mức một mảnh vật liệu bề mặt được giải phóng, một hố được hình thành. Nếu một số hố phát triển cùng nhau, hố lớn kết quả thường được gọi là một gian hàng. Độ ẩm trong chất bôi trơn có thể thúc đẩy rỗ thông qua sự bòn rút hydro cục bộ của kim loại. Tương tự, các hạt mài mòn trong dầu cũng sẽ gây rỗ bằng cách thụt vào và gãi bề mặt răng, gây ra sự căng thẳng và làm gián đoạn màng bôi trơn. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng, rỗ có thể dẫn đến các hạt có kích thước 10 micron hoặc lớn hơn bằng phẳng, với các cạnh lởm chởm và các đường mệt mỏi hướng. Mệt mỏi thất bại thường bị mất do phân tích dầu nếu AES là phương pháp phát hiện duy nhất được sử dụng cho các mảnh vụn mòn.

Micropitting

Trong bánh răng có bề mặt cứng (carburized, nitride, cảm ứng cứng và ngọn lửa cứng), rỗ có thể xảy ra trên một quy mô nhỏ hơn, thường có kích thước nhỏ hơn 10 micron. Đối với mắt thường, khu vực xảy ra hiện tượng micropitting bị mờ, một thuật ngữ phổ biến mô tả micropitting. Trong trường hợp này, các hạt nhỏ hơn nhiều được quan sát, có thể được phát hiện với AES, mặc dù khi vấn đề phát triển, các macropits được hình thành có thể vượt quá khả năng phát hiện của AES.

mài mòn

Mài mòn trong bộ bánh răng thường được gây ra bởi các hạt cứng, sắc nhọn làm ô nhiễm chất bôi trơn. Các chất gây ô nhiễm trong bộ bánh răng có thể được tạo ra bên trong, được ăn thông qua hơi thở và con dấu hoặc được thêm vào trong quá trình bảo trì. Các hạt được tạo ra bên trong là các hạt có nguồn gốc từ các thành phần trong hệ thống. Những hạt mòn này đặc biệt mài mòn bởi vì chúng trở nên cứng rắn khi chúng bị mắc kẹt giữa các răng bánh răng. Một lần nữa tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng, các hạt mài mòn có thể là 5 micron và lớn hơn.

Scuffing / Adhesion

Scuffing, thường được gọi là độ bám dính, xảy ra trong răng bánh răng dưới điều kiện bôi trơn biên. Nếu màng bôi trơn không đủ hoặc dầu đã cạn kiệt hoặc không hiệu quả bảo vệ EP, tiếp xúc kim loại với kim loại có thể phá vỡ màng oxit thường bảo vệ bề mặt bánh răng. Khi điều này xảy ra, bề mặt kim loại trần có thể hàn và rách cục bộ, dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng về răng bánh răng và sự hình thành các khối lớn. Hàn pha rắn của các bề mặt bánh răng do nhiệt độ ma sát cực cao. Kiểm tra bề mặt răng bánh răng sẽ cho thấy bề mặt bị rách và chuyển kim loại từ bề mặt này sang bề mặt khác. Bánh răng dễ bị tổn thương nhất khi chúng mới và bề mặt của chúng không bị nhòe do phải chạy đúng cách. Chấm điểm của một thiết bị có tác dụng tương tự như scuffing. Răng bánh răng chính xác, gắn bánh răng cứng và sự liên kết tốt sẽ làm giảm nguy cơ bị xáo trộn.

Bởi vì nhiều cơ chế mặc thường gặp bởi các bánh răng dẫn đến những hạt thường được coi là các hạt lớn (lớn hơn 10 micron), điều quan trọng là bao gồm AES, RDE (quang phổ điện cực đĩa quay), XRF (quang phổ huỳnh quang tia X), RFS (quang phổ bộ lọc rotrode) và DRF (trực tiếp đọc ferrography) trong việc lựa chọn phương tiện kiểm tra slate thường xuyên để giúp phát hiện mặc bánh răng hoạt động.

Bất cứ khi nào tỷ lệ hao mòn cao được quan sát, điều quan trọng là nguyên nhân gốc rễ được điều tra và sửa chữa để ngăn ngừa các vấn đề khác. Trong các ứng dụng bánh răng, một trong những công cụ hiệu quả nhất là hoàn thành phép phân tích ferrography (AF). Trong AF, cơ chế mặc hoạt động có thể được xác định dựa trên hình thái hạt, bao gồm kích thước hạt, hình dạng, màu sắc và chi tiết cạnh. Ví dụ về hình ảnh ferrographic phổ biến được thể hiện trong hình 1, 2 và 3. Bất cứ khi nào phát hiện mài mòn cao bằng AES, RDE, XRF, RFS hoặc DRF, hoàn thành ferrography phân tích nên được coi là một thử nghiệm ngoại lệ để giúp xác định nguyên nhân gốc rễ của mặc vấn đề.

Ô nhiễm

Hệ thống bánh răng có thể được mở hoặc kèm theo. Bánh răng mở được dự kiến ​​sẽ hoạt động với mức độ ô nhiễm cao hơn so với các bộ kèm theo như hệ thống bôi trơn bằng bồn tắm. Các vấn đề liên quan đến ô nhiễm phổ biến nhất liên quan đến độ ẩm và các hạt mài mòn trong không khí từ các nguồn bên ngoài.

Do đó, các phương tiện thử nghiệm bánh răng phải bao gồm các thử nghiệm ô nhiễm hạt và nước thường xuyên.

Số lượng hạt ISO

Mặc dù việc đếm hạt ISO ban đầu được phát triển để xác định độ sạch của chất lỏng trong các hệ thống thủy lực, nó cũng có thể được sử dụng hiệu quả để giám sát các hộp số.

Tăng đáng kể số lượng hạt có thể chỉ ra rằng một bộ lọc đã thất bại (nếu được trang bị), ô nhiễm đang xâm nhập vào hệ thống hoặc tỷ lệ hao mòn đã tăng lên. Cũng giống như giám sát các hệ thống thủy lực, phân tích đếm số hộp số phụ thuộc vào việc thiết lập các giới hạn làm sạch mục tiêu hiệu quả. Tuy nhiên, độ sạch trung bình của hệ thống bánh răng có thể cao hơn đáng kể so với hệ thống thủy lực điển hình, với mức độ sạch mục tiêu được điều chỉnh cho phù hợp. Cũng giống như phân tích các mảnh vụn, việc đếm hạt phụ thuộc vào thử nghiệm ngoại lệ để chẩn đoán nguyên nhân gốc rễ của số lượng hạt cao.

Nước

Nước là một chất gây ô nhiễm không mong muốn trong dầu bánh răng. Quá nhiều có thể gây ra chất bôi trơn để làm suy giảm, tăng tốc độ ăn mòn và thúc đẩy mặc. Nó luôn luôn được kiểm tra như một phần của bất kỳ chương trình phân tích dầu nào.

Có một số phương pháp phổ biến được sử dụng để theo dõi nước. Phương pháp thử nghiệm lâu đời nhất và dễ nhất là thử nghiệm crackle, mà đơn giản chỉ liên quan đến việc pha một giọt dầu lên một tấm gia nhiệt nóng. Các phương pháp thường được sử dụng khác bao gồm FTIR và kiểm tra Karl Fischer. Cả hai thử nghiệm crackle và FTIR là nhạy cảm xuống 500 đến 1000 ppm và thường đầy đủ như một công cụ kiểm tra cho hầu hết các hộp số. Định lượng chính xác hơn lượng nước hiện tại có thể yêu cầu kiểm tra Karl Fischer đắt tiền hơn. Tuy nhiên, đối với hầu hết các ứng dụng hộp số, Karl Fischer được sử dụng tốt nhất như một thử nghiệm ngoại lệ dựa trên một thử nghiệm tích cực hoặc thử nghiệm FTIR.

Điều kiện bôi trơn

Dầu nhờn bánh răng thường có trữ lượng khoáng chất hoặc cơ sở tổng hợp chất lượng cao, được lựa chọn cẩn thận cho các đặc tính độ nhớt của chúng và được bổ sung thêm các chất phụ gia như chất chống mài mòn hoặc tác nhân chịu áp lực cao, các hợp chất chống gỉ và chống oxy hóa. Để đảm bảo bôi trơn chất lượng, giám sát tình trạng chất bôi trơn là một khía cạnh quan trọng của bất kỳ chương trình thử nghiệm dầu bánh răng nào.

chất phụ gia

Ngoài việc tiết lộ mặc máy, AES cung cấp thông tin về gói phụ gia của chất bôi trơn. Phụ gia AW thường chứa kẽm và phospherous. Phụ gia EP có xu hướng bằng cách xem xét phốt pho một mình. Nếu dầu bánh răng chứa chất phụ gia tẩy rửa, nó thường được tiết lộ bởi canxi, magiê và / hoặc bari. Một lưu ý về xu hướng phụ gia, AES đo lường nguyên tử, không phải phân tử. Nếu một phân tử phụ gia bị thoái hóa về mặt hóa học, các mức nguyên tố có thể vẫn không thay đổi. FTIR, đo nồng độ của các phân tử khác nhau, có thể cung cấp một số giải pháp về mức độ phụ gia. Tuy nhiên, hiệu suất của nó bị cản trở bởi nhiễu nhóm chức năng, độ lặp lại kém và siêu nhạy với độ chính xác của dầu tham chiếu.

Độ nhớt

Độ nhớt là đặc tính vật lý quan trọng nhất của chất bôi trơn và cần được kiểm tra định kỳ. Chất bôi trơn phải có các đặc tính dòng chảy thích hợp để đảm bảo rằng nguồn cung cấp đầy đủ đạt được các bộ phận bôi trơn ở các nhiệt độ hoạt động khác nhau, đồng thời duy trì độ nhớt thích hợp ở nhiệt độ hoạt động để ngăn ngừa hao mòn.

Độ nhớt của các loại dầu bánh răng thay đổi tùy theo cấp độ, cũng như mức độ ôxi hóa và ô nhiễm gặp phải trong dịch vụ. Nếu độ nhớt của chất bôi trơn khác nhau hơn 10 phần trăm so với đặc điểm kỹ thuật dầu mới, nên thay dầu. Đo độ nhớt là điều cần thiết trong bất kỳ gói thử nghiệm nào cho các bánh răng.

Quá trình oxy hóa

Khi dầu bị oxy hóa hoặc trở nên quá axit, dầu phải được thay đổi. Có một số xét nghiệm được sử dụng để theo dõi quá trình oxy hóa dầu; hai phổ biến nhất là số axit (AN) và FTIR. Đối với các hệ thống bánh răng, quá trình oxy hóa là một thông số quan trọng cần phải được theo dõi thường xuyên. Bởi vì AN đôi khi có thể cho kết quả mơ hồ do tác động của các phụ gia AW và EP có tính axit nhẹ, thường tốt hơn nên sử dụng FTIR như một công cụ kiểm tra thông thường, với AN được đặt làm kiểm tra ngoại lệ.

Dựa trên các đối số này, một thử nghiệm chung cho các bánh răng được đưa ra trong Bảng 1. Trong khi loạt bài kiểm tra này có thể được coi là điểm khởi đầu tốt, các thử nghiệm, cũng như các mục tiêu và giới hạn cần được điều chỉnh dựa trên mục tiêu độ tin cậy và môi trường hoạt động. Tuy nhiên, bằng cách chọn một phiến đá thử nghiệm thích hợp, phân tích dầu có thể là một công cụ giám sát điều kiện hiệu quả cho bất kỳ hộp số nào, bổ sung các công nghệ khác như phân tích rung và nhiệt

Bài viết liên quan