Червячная передача Диагностика отказа — Пять режимов, как их различать и что каждый из них означает для ваших технических требований

Ежегодный видимый износ не является нормой для правильно подобранного червячного редуктора в условиях обычной промышленной эксплуатации. Правильно подобранный и смазанный редуктор должен демонстрировать измеримый износ боковой поверхности зубьев приблизительно 0,01–0,03 мм за 5000 часов работы — как правило, за годы, а не за месяцы, прежде чем потребуется его замена. Если вы заменяете колесо ежегодно, значит, один или несколько параметров спецификации неверны: разница твердости, тип смазки, загрязнение смазки или перегрузка. Правильный подход заключается не в том, чтобы считать ежегодную замену нормальным техническим обслуживанием, а в том, чтобы выявить механизм ускоренного износа и устранить его — подсчет частиц износа в пробах масла с интервалом в 500 часов покажет, является ли скорость износа стабильной (приемлемой) или возрастающей (проблема, требующая вмешательства).

В правильно подобранном приводе вал всегда является более твердой поверхностью, а колесо — изнашиваемой. Следы износа на боковых поверхностях резьбы вала являются ненормальными и указывают либо на (а) абразивное загрязнение, истирающее обе поверхности одновременно, либо на (б) изменение направления разницы твердости — вал недостаточно закален. Проверьте твердость вала с помощью портативного измерителя твердости по Роквеллу. Если твердость вала ниже требуемой, подтверждается отказ из-за разницы твердости. Повреждения вала обычно проявляются в виде направленных следов износа, параллельных резьбовой спирали, в то время как повреждения колеса проявляются в виде следов, параллельных направлению скольжения зубьев.

Иногда это возможно, но условия для восстановления специфичны. Ранняя стадия образования точечных повреждений — изолированные кратеры, еще не слившиеся воедино, глубиной не более 0,5 мм, ограниченные областью делительной линии — может стабилизироваться, если нагрузка будет снижена ниже предела усталости Герца. На практике это означает снижение крутящего момента примерно до 60–701 Тл от значения, вызвавшего образование точечных повреждений. Чаще всего ранняя стадия образования точечных повреждений создает места зарождения трещин для прогрессирующей усталостной коррозии, и скорость образования точечных повреждений ускоряется. Если точечные повреждения обнаружены на ранней стадии во время планового анализа масла, воспользуйтесь возможностью запланировать замену шестерни до следующего планового технического обслуживания — не ждите, пока образование точечных повреждений перерастет в перелом зуба.

Правильное масло — это минеральное редукторное масло ISO VG 220–460 или синтетическое масло PAO, специально обозначенное как «подходящее для червячных передач», «совместимое с бронзой» или «подходящее для цветных металлов». Эти обозначения подтверждают, что состав не содержит противозадирных присадок на основе серы (EP), которые реагируют с медью в бронзовых и латунных червячных колесах, образуя продукты коррозии — сульфид меди. Эта проблема так часто встречается при анализе отказов, потому что стандартное промышленное редукторное масло — масло, используемое в ремонтном цехе для косозубых редукторов на той же производственной линии, — обычно содержит противозадирные присадки на основе серы и полностью подходит для косозубых передач. Персонал по техническому обслуживанию, который заправляет червячный редуктор из той же емкости, что и редукторы с косозубыми передачами, вводит противозадирные присадки, которые начинают коррозионное воздействие на бронзовое колесо. Всегда четко маркируйте червячные редукторы с указанием требуемой спецификации масла.

Не продолжайте работу привода при подозрении на активное истирание. Истирание — это термоактивируемый адгезионный механизм с положительной обратной связью: каждое истирание увеличивает шероховатость поверхности, что повышает локальную температуру в последующих контактах зацепления, облегчая дальнейшее истирание. Переход от первоначальных следов истирания к катастрофическому отказу может занять от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от нагрузки, скорости и состояния смазки. Остановите привод, проверьте уровень масла, слейте масло и осмотрите его на наличие металлических частиц, проверьте температуру корпуса. Если в масле обнаружено значительное количество металлических частиц или корпус горячий, не запускайте привод до тех пор, пока не будут осмотрены боковые поверхности зубьев и не будет выявлена ​​первопричина.

Распределение точечных повреждений говорит само за себя. Точечное повреждение, вызванное перегрузкой, как правило, распределяется по контактной зоне большинства или всех зубьев с приблизительно равномерной плотностью кратеров — нагрузка распределяется по всем зубьям, и все зубья подвергаются одинаковому напряжению выше предела усталости. Точечное повреждение, вызванное плохим контактным рисунком, напротив, концентрируется в узкой полосе, соответствующей фактической зоне контакта (которая уже, чем расчетная зона контакта), и может быть особенно сильным на входной стороне поверхности зуба. Если вы видите точечное повреждение в полосе уже, чем половина ширины поверхности зуба, вероятным фактором является контактный рисунок, даже если присутствует и перегрузка.

До и во время запуска после замены сломанного зуба: (1) Тщательно промойте корпус чистым маслом и слейте его — не просто доливайте; (2) Визуально осмотрите резьбу червячного вала на наличие царапин от ударов или циркулирующих фрагментов — если на валу обнаружены значительные повреждения резьбы, замените и вал; (3) При сборке вручную поверните зубчатую передачу на несколько полных оборотов и убедитесь в отсутствии металлического шума; (4) Залейте свежее масло до нужного уровня; (5) Запустите с нагрузкой 20% и удерживайте в течение 30 минут, контролируя температуру корпуса; (6) Увеличьте нагрузку до 50% на 1 час, снова проверьте температуру; (7) Подтвердите работу под полной нагрузкой в ​​течение 2 часов перед возвращением в производство.

Это почти наверняка проблема вязкости смазки, а не механическая неисправность. При низких температурах окружающей среды вязкость стандартного минерального трансмиссионного масла резко возрастает — минеральное масло ISO VG 460 при 5°C может иметь вязкость в 5–8 раз выше, чем при рабочей температуре. Это высоковязкое холодное масло создает значительное вязкостное сопротивление при прохождении червячной нити через него, а неравномерное сопротивление вызывает шум и вибрацию. Если шум исчезает в течение 10–20 минут работы по мере нагревания масла, сами шестерни не повреждены. Перейдите на синтетическое масло PAO ISO VG 220, которое сохраняет большую текучесть при низких температурах. Если шум не исчезает по мере нагревания привода или если он постепенно усиливается в течение нескольких недель независимо от температуры, проверьте наличие абразивного износа или ранней точечной коррозии.