工業(yè)齒輪油性能評(píng)析

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1微點(diǎn)蝕試驗(yàn)室篩選方法

1.1FZG篩選試驗(yàn)

FZG篩選試驗(yàn)采用“C”型齒輪,表面粗糙度Ra為0.3±0.05μm,中心線速度為6.25m/s,小齒輪扭矩為300Nm,試驗(yàn)周期為72h,試驗(yàn)油溫不控制,更接近實(shí)際使用工況。在試驗(yàn)結(jié)束后,對(duì)微點(diǎn)蝕導(dǎo)致的破壞情況進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)項(xiàng)目包括:微點(diǎn)蝕(小齒輪的16個(gè)齒牙的微點(diǎn)蝕面積的平均值)、點(diǎn)蝕(小齒輪的16個(gè)齒牙的點(diǎn)蝕面積的總值)以及2個(gè)齒輪磨損的總失重。

1.2MPR試驗(yàn)方法

MPR篩選方法利用MPR試驗(yàn)機(jī)對(duì)油品的抗微點(diǎn)蝕性能進(jìn)行評(píng)價(jià),其優(yōu)勢(shì)是試驗(yàn)時(shí)間短,可在幾小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生較好的區(qū)分性,國外石油公司研究表明該試驗(yàn)方法與實(shí)際使用具有較好的相關(guān)性。該試驗(yàn)機(jī)的核心部件由中心輥?zhàn)雍团c輥?zhàn)咏佑|的3個(gè)圓環(huán)組成,試驗(yàn)中可精確控制滑滾比、赫茲應(yīng)力、夾帶速度和溫度等參數(shù),試驗(yàn)后中心輥?zhàn)拥闹睆綋p失或微點(diǎn)蝕的面積作為評(píng)價(jià)齒輪油抗微點(diǎn)蝕性能的指標(biāo)。

2FVA54/Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)微點(diǎn)蝕試驗(yàn)

該試驗(yàn)由2個(gè)階段組成,第一階段是負(fù)荷級(jí)試驗(yàn),第二階段是耐久性試驗(yàn),微點(diǎn)蝕試驗(yàn)首先要在510N/mm2的赫茲接觸壓力下進(jìn)行1h的磨合,緊接著是5到10級(jí)的負(fù)荷級(jí)試驗(yàn),赫茲接觸壓力由5級(jí)的795.1N/mm2逐級(jí)增加到10級(jí)的1547.3N/mm2,增加梯度大約為150N/mm2,齒輪的中心線速度為8.3m/s,每級(jí)負(fù)荷下的運(yùn)行周期為16h,由噴油頭以2L/min的速度供油至齒牙的嚙合處,總油量25L,試油進(jìn)口溫度控制在90℃。在每級(jí)負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)束后,要對(duì)小齒輪齒牙的平均輪廓偏差進(jìn)行測(cè)量,通過標(biāo)準(zhǔn)為平均輪廓偏≤7.5μm。如果試驗(yàn)失敗發(fā)生在5、6、7級(jí)負(fù)荷下,則試驗(yàn)結(jié)束,給出發(fā)生微點(diǎn)蝕的面積、齒輪失重。如果試驗(yàn)失敗發(fā)生在8、9、10級(jí)負(fù)荷下,則緊接著要進(jìn)行耐久性試驗(yàn),首先在第8級(jí)負(fù)荷下進(jìn)行80h,然后在第10級(jí)負(fù)荷下進(jìn)行5次以80h為周期的耐久性試驗(yàn)。在每80h試驗(yàn)結(jié)束后,要對(duì)齒牙的平均輪廓偏差進(jìn)行測(cè)量,通過標(biāo)準(zhǔn)為≤20μm。

3潤滑油添加劑對(duì)微點(diǎn)蝕的影響

BrianOC'onnor等人對(duì)調(diào)和工業(yè)齒輪油的主要添加劑極壓劑EP、抗磨劑AW、以及金屬鈍化劑MP對(duì)微點(diǎn)蝕的影響進(jìn)行了考察。所用極壓劑EP和抗磨劑AW的化學(xué)組成。首先,用簡單的3因素2水平的正交試驗(yàn)考察了極壓劑EP、抗磨劑AW、以及金屬鈍化劑MP對(duì)微點(diǎn)蝕的影響,試驗(yàn)方法采用FZG篩選試驗(yàn)。試樣中如果不加入極壓劑EP及抗磨劑AW,齒輪將由于嚴(yán)重磨損而導(dǎo)致無法進(jìn)行評(píng)價(jià)其微點(diǎn)蝕及點(diǎn)蝕情況。當(dāng)試樣中單獨(dú)加入極壓劑EP-1、抗磨劑AW-1或者兩者同時(shí)加入時(shí),金屬鈍化劑MP的加入對(duì)油品抗微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕性能是有利的。由試驗(yàn)A4的結(jié)果可以看出,抗磨劑對(duì)微點(diǎn)蝕有不利影響,試驗(yàn)結(jié)果最差。總體而言,表2中的配方A1、A2、A3、A5的抗微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕性能比較好,尤其是配方A1的綜合性能最為優(yōu)異。在表2的基礎(chǔ)上,考察了極壓劑EP-1與不同的抗磨劑組合,以及抗磨劑AW-1與不同的極壓劑組合對(duì)油品抗微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕性能的影響。極壓劑EP-1分別與4種不同的抗磨劑復(fù)配,或者抗磨劑AW-1分別與4種不同的極壓劑組合,齒牙產(chǎn)生微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕的情況是不同的,綜合考慮,抗磨劑AW-1與極壓劑EP-1復(fù)配(試驗(yàn)編號(hào)A1)、抗磨劑AW-1與極壓劑EP-4復(fù)配(試驗(yàn)編號(hào)EP4),油品的綜合性能比較好。在篩選試驗(yàn)中未出現(xiàn)點(diǎn)蝕且磨損值比較低的2個(gè)試樣A1與A2在FVA54/I-Ⅳ微點(diǎn)蝕標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中的疲勞壽命比較長,分別為480h和320h,另外,試樣A5在篩選試驗(yàn)中與試樣A1相比,只是磨損比較大,微點(diǎn)蝕面積比較接近,且未出現(xiàn)點(diǎn)蝕,但在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的耐久性試驗(yàn)階段在160h就產(chǎn)生了點(diǎn)蝕,由此可見,篩選試驗(yàn)的效果比較好。

4預(yù)測(cè)油品抗微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)模型

為了研究影響潤滑油抗微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕性能的影響因素,以便更好地解決油品的抗微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕性能。人們通過研究,建立了預(yù)測(cè)FVA54/I-Ⅳ微點(diǎn)蝕標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)模型。用表6中的23個(gè)試樣的結(jié)果建立了預(yù)測(cè)FVA54/I-Ⅳ微點(diǎn)蝕標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中通過負(fù)荷級(jí)的數(shù)學(xué)模型。通過負(fù)荷級(jí)數(shù)學(xué)模型為:負(fù)荷級(jí)=24.66-69.13×邊界潤滑摩擦系數(shù)-0.038×彈流潤滑油膜厚度-29.31×Ra。

5結(jié)論

1)齒輪的微點(diǎn)蝕是一種典型的齒輪失效形式,是齒輪表面滾動(dòng)接觸疲勞破壞,可影響齒牙的準(zhǔn)確性,導(dǎo)致噪音增加和引起振動(dòng),從而減少齒輪的使用壽命。因此,對(duì)微點(diǎn)蝕的研究、開發(fā)抗微點(diǎn)蝕性能的齒輪油產(chǎn)品已成為各大石油公司關(guān)注的焦點(diǎn)。2)微點(diǎn)蝕的試驗(yàn)室篩選試驗(yàn)對(duì)開發(fā)抗微點(diǎn)蝕齒輪油新產(chǎn)品具有重要意義。建立微點(diǎn)蝕模擬試驗(yàn)方法對(duì)齒輪油新產(chǎn)品開發(fā)和抗微點(diǎn)蝕添加劑開發(fā)都具有重要推動(dòng)作用。3)添加劑的微點(diǎn)蝕試驗(yàn)結(jié)果表明:不同的添加劑組合對(duì)微點(diǎn)蝕性能有不同的影響,通過優(yōu)選添加劑可以提高齒輪油的抗微點(diǎn)蝕性能。4)建立的預(yù)測(cè)油品抗微點(diǎn)蝕/點(diǎn)蝕試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果具有一定的相關(guān)性。