重负荷齿轮油监测中减速机运用-永嘉安达传动机械有限公司


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重负荷齿轮油监测中减速机运用

来源：－－　时间：2011-5-26 8:32:49　浏览次数：2311

　　1监测数据及分析。
　　（1）理化指标分析。
　　截至目前为止，尚无L2CKD级重负荷工业齿轮油（主联轴器齿轮的脂润滑状况）换油指标的国家及行业标准。L2CKC中负荷工业齿轮油的换油指标。
　　下面我们就对这五个指标进行在用油的分析。
　　1）运动粘度。。粘度与设备运转时间的关系曲线粘度是齿轮传动润滑油的重要质量指标。运动粘度的变化反映了油品氧化衰变程度，热分解程度以及降凝剂等添加剂的变化情况，能够比较综合地反映油品质量的变化。它与设备运转时间的关系曲线如图1所示。从图1可以看出油品粘度变化不大（仅为±5以内），且均在新油标准规格范围内，油品的质量较好。
　　2）水份。
　　如果油中含有水，会使油中的添加剂分解沉淀进而失效，同时油中的水极易与油中氧化物发生作用形成酸性物质，从而加剧对金属的腐蚀。本次实验取得的八个油样中，只有3#，6#油样的水份为01015和0101，其它为"痕迹"或"无".可以说明在监测过程中比较好地控制了润滑油中的含水量。
　　3）机械杂质。
　　润滑油中悬浮或沉淀的灰尘，砂粒及金属微粒都属于机械杂质，它会增加齿面磨损并堵塞油路。因此它也是齿轮油中需要严格控制的一项指标。八个油样中机械杂质含量最大值仅为01013，一方面说明轮齿磨损程度不大，即油品起到了相当好的润滑作用。
　　另一方面说明油站五道滤网设置合理，同时清理得比较及时，清理时发现滤网上的杂质较少。
　　4）铜片腐蚀。
　　主要是测定油品对铜及铜合金腐蚀能力的大小。
　　由于本减速箱与主轴承采用同样的润滑剂，因此铜腐的测定还是有必要的。八个油样的铜腐均为1b，说明油品的抗铜片腐蚀性能一直很稳定。
　　5）梯姆肯OK值。
　　梯姆肯实验机法是测定极压性能的主要方法之一，梯姆肯OK负荷在一定程度上表明齿轮油在使用过程中极压性能的变化情况，对于这种低速重载的减速机系统而言，齿轮在啮合过程中，齿顶和齿根的相对滑动大，不易形成油膜，通常处于边界润滑状态。
　　而硫磷型齿轮油，添加剂在高温高负荷下与金属反应生成化学膜，用梯姆肯实验方法评定这种低速重负荷减速机系统用油还是切实可行的。八个油样的梯姆肯OK值均为289N以上，说明油品经过3740h的使用，其极压能力仍然很好。
　　（2）油品的抗乳化性能。
　　在这次监测过程中，我们还特别关注了油品的抗乳化性能。由于该减速机油站中有盘管式水冷却系统，一旦盘管渗漏，油品即有与水接触的可能，因此油品的抗乳化性能在这次使用监测中有着相当重要的作用。油品一旦乳化而未及时发现，就会对设备造成不可挽回的影响。这种情况在本次监测前曾发生过一次。油品的抗乳化性能实验数据。
　　可以看出，油中水和乳化层的数值有增加的趋势，而分离水有减少的趋势。当然，随着油品使用时间的增加，这种情况是必然的，说明油品的分水能力有所下降，因此在这种情况下必须注意防止水进入油箱。
　　（3）谱图分析。
　　1）利用多元素分析仪测定，监控在用油中的某些微量元素。
　　利用MOA多元素分析仪检测在用油流体中磨损金属的浓度变化从而进行定量分析。通常，轮齿或轴承正常磨损，油中总存在一定数量的磨损金属颗粒，但一旦数量增长过快或发生急剧转变，即预示着摩擦副已磨损。因此，定期对在用油进行多元素分析可以帮助我们分析摩擦副中的失效部分，是预防性维修的一个重要环节。
　　在MOA的分析数据中，Cr，Ni，Mo，Ti等合金材料元素的含量均较低（小于2ppm），说明由合金钢制造的太阳轮未受磨损，而轴承的主要元素Pb，Sn，Cu等只有Pb含量一直在10ppm以上，因此我们主要观察其中的Pb元素。此外，Fe元素是摩擦副主要元素，而Si，Ca为水泥熟料元素，减速机现场粉尘较大，水泥颗粒可能通过密封毡，圈等进入油站。这四图2MOA多元素油料分析：Fe，Pb，Si，Ca与设备运转时间的关系曲线种元素与设备运转时间的关系曲线如图2所示。从图2可以看出，这四种元素含量较小，有增加的趋势但变化不大，说明摩擦副的磨损较轻且减速机系统的密封较好，润滑油仍然发挥着作用。其中，3#油样为检修后设备正式运转取得的第一个油样，因此其Si，Ca元素含量明显偏高，经过一段时间的使用，这些元素颗粒油样时Si，Ca含量已趋于平稳。
　　另外，我们可以利用MOA中P元素的变化检测硫磷型齿轮油中添加剂的损耗情况。其变化情况如图3所示。可以看出，随着使用时间的增加，P元素呈下降趋势，下降率为19198，油品仍可有效使用。
　　2）利用红外光谱监测在用油的使用情况。
　　由于物质具有不同的分子结构，因此会吸收不同的红外辐射能量而产生相应的红外吸收光谱。在一定条件下试样物质的浓度与其特征吸收峰强度成正比关系，这是红外吸收光谱的定量分析依据。
　　由于整个使用检测过程中，红外谱图的峰值衰减不明显仅以新油谱图和8#油样的谱图进行比较分析。
　　新油及8#油样的红外光谱图通常，油品的氧化深度用1700cm-1附近的较宽吸收峰的面积来表征。观察图4可以发现，在1791～1671cm-1附近吸收峰不明显，且变化不大，这点正好与酸值的变化相吻合：新油的酸值为0162mgKOH/ml，油样中酸值的最大值（8#油样）为0182mgKOH/ml，只增加了0120mgKOH/ml.说明油品氧化程度不深。
　　通常，水含量用3230cm-1附近的宽峰面积来表征羟基水平，从图4亦可看出，3650～3150cm-1基本上可以说无水峰，即水份很少，这与112水份的检验结果相一致。
　　（4）铁谱分析。
　　铁谱是一种可以迅速，便捷地将磨损粒子从油中分离出来的技术，可以在光学显微镜或扫描电镜下观看透明基片上磨粒的尺寸分布，用光密度法确定磨粒的数量及尺寸分布情况。对于低速重负荷的齿轮传动，其主要失效形式为点蚀和胶合。
　　为4#油样（设备运转时间为714h）铁谱片入口处的沉积情况，图6为8#油样铁谱片入口处的沉积情况（放大倍数均为200倍），比较两图可以发现铁谱片上沉积的颗粒增加较多，但磨粒的尺寸没有明显加大。
　　图54#油样铁谱片入口处的沉积情况（200X）
　　8#油样铁谱片入口处的沉积情况（200X）
　　图7为6#油样（设备运转时间为2530h）铁谱片入口处沉积的一个约15μm的呈片状的疲劳磨损正常颗粒。
　　6#油样铁谱片入口处沉积的一个15μm颗粒（1000X）
　　图86#油样铁谱片入口处沉积的一个20μm颗粒（1000X）
　　6#油样铁谱片入口处沉积的一个约20μm的呈弧形的切削颗粒。这类颗粒亦可视为正常颗粒，因为该减速机二级行星系统大齿圈齿面硬度为HB220，而与之啮合的二级行星轮齿面硬度为HRC5516，软硬差别较大，因此会出现呈弧形的切削磨粒。
　　8#油样铁谱片入口处沉积的一个约20μm的呈片状的疲劳磨损颗粒，旁边是一个15μm的切削磨粒，将它与图7比较亦可看出沉积的颗粒有所增加，但磨粒的尺寸未明显加大。
　　#油样铁谱片入口处沉积的颗粒情况（1000X）
　　铁谱分析Al，As与设备运转时间的关系曲线#～8#油样大磨粒覆盖率Al和小磨粒覆盖率As与设备运转时间的关系曲线。从该图可以看出：7#油样（设备运转时间为2774h）大颗粒数量明显增加，而小颗粒数量有所减少，即大颗粒与小颗粒数量之比增加，说明摩擦副已出现一定的磨损，但磨损程度如何尚不能确定，尤其对于这种低速重负荷的大型减速机，与内燃机差别较大，而且必须经过相当一段时间的摸索。设备经过近1000h的继续运转，8#油样与7#结果近似，而设备运转仍然正常，振动，噪声均无明显变化。
　　总之，油品在这种大型行星系统减速机上经过3740h的使用，其多项指标仍然较好，可以说明长城牌L2CKD重负荷工业齿轮油的使用性能很好，而且从目前监测的情况看，该油仍然可以继续使用。
　　2结论。
　　为了更加有效地使用润滑油，应对减速箱内使用的工业齿轮油进行定期检测，尤其是大型低速重载减速机系统，可以利用对油品监测数据的分析达到对设备故障预测，诊断的目的。主要监测项目如下：（1）进行常用理化指标的分析：如粘度，水份，机械杂质，铜片腐蚀，TimkenOK值等，可以粗略确定油品的有效性。
　　（2）对于采用水（或气）冷却方式保证润滑油温度不致过高的减速机系统，必须定期监测油品的水份含量及其抗乳化性能。
　　（3）可以采用红外光谱分析的方法监测在用油的氧化，水份及添加剂的损耗等情况，这一方法通常既迅速又有效。
　　（4）利用多元素油料分析仪，可以分析油品中某些与设备使用环境相关的金属元素，通过分析这些元素含量的变化检测设备的密封情况。
　　（5）对于齿轮减速机系统，由于磨损类型比较典型，应尽可能采用铁谱分析方法监测在用油的使用状况，可以通过测量油中大，小磨粒的覆盖率并观测其较为典型的磨损颗粒的形貌，确定其磨损是否在正常磨损范围内。但通常不同级别的减速机系统，磨粒的尺寸及形状，失效的形式有所不同。