Có nhiều nhóm nguyên nhân hư hỏng với bánh răng. Nhưng thường xuyên nhất là 06 nhóm lỗi liệt kê bên dưới. Bánh răng có biểu hiện lỗi trực tiếp từ một hoặc đồng thời nhiều nhóm lỗi trong 06 nhóm lỗi.
Trong phạm vi máy nén khí Huy chỉ chú trọng đến 04 nhóm lỗi đầu tiên. Chúng cùng xuất phát từ dầu bôi trơn cho máy nén khí không được đảm bảo. Máy nén khí đời mới xử dụng ít dầu bôi trơn. Không thiết kế khoang bánh răng chứa dầu như những thế hệ cũ. Chúng được phun dầu thông qua kim phun. Tuy nhiên đây lại là điểm yếu chính dẫn đến việc bôi trơn không đủ cho bánh răng khi kim phun bị nghẹt, tắc. Yếu tố thứ hai là áp suất bình dầu chế độ không tải máy nén khí quá thấp. Không giúp đẩy dầu bôi trơn đủ cho bánh răng. Bài viết này sẽ liệt kê 06 lỗi hư hỏng phổ biến và một vài lưu ý với phân tích nguyên nhân hư hỏng bánh răng có ngyên nhân từ dầu bôi trơn.
1. Uốn mỏi - Bending fatigue
Mỏi là nguyên nhân chính dẫn tới những hư hỏng của bánh răng nói chung, bánh răng máy nén khí nói riêng. Uấn mỏi loại hư hỏng bánh răng phổ biến này xảy ra trong 03 giai đoạn:Bắt đầu crack: Biến dạng dẻo xảy ra ở các khu vực tập trung ứng suất, chẳng hạn như các vết khía hoặc vết lõm, tạo ra các vết nứt cực nhỏ.
Sự lan truyền vết nứt: Một vết nứt mịn phát triển vuông góc với ứng suất kéo lớn nhất.
Gãy hoàn toàn: Khi vết nứt phát triển đủ lớn, nó sẽ gây ra gãy đột ngột.
Khi một vết nứt mỏi lan truyền, nó để lại một loạt "dấu vết" (có thể nhìn thấy bằng mắt thường) tương ứng với các vị trí mà vết nứt dừng lại (Hình 2). Nguồn gốc của vết nứt thường được bao quanh bởi một số vết bãi cong đồng tâm.
Hầu hết các hỏng hóc do mỏi răng bánh răng xảy ra ở miếng trám chân răng (Hình 3) nơi ứng suất chu kỳ nhỏ hơn độ bền chảy của vật liệu và số chu kỳ lớn hơn 10.000. Tình trạng này được gọi là bền mỏi chu kỳ cao.
Cần một phần lớn thời gian để uốn mỏi tạo ra các vết nứt, trong khi cần một thời gian ngắn hơn nhiều để các vết nứt lan rộng.
Mức độ ứng suất trong miếng fillet thường gây ra nhiều vết nứt, mỗi nguyên nhân tạo ra các vết nứt riêng biệt. Trong những trường hợp như vậy, các vết nứt lan truyền trên các mặt phẳng khác nhau và có thể liên kết với nhau để tạo thành một bước, được gọi là dấu bánh cóc (Hình 2).
Tiến triển đại mô bao gồm các lỗ có đường kính lớn hơn 1 mm bao phủ một phần đáng kể bề mặt răng.
Trong một kiểu, được gọi là đánh vần, các hố liên kết lại và tạo thành các hố không đều trên một khu vực rộng lớn.
Trong quá trình tạo lớp vảy, các mảnh vật chất mỏng vỡ ra và tạo thành các hố hình tam giác tương đối nông nhưng diện tích lớn.
Vi kim có bề ngoài mờ, mờ hoặc xám. Dưới độ phóng đại, bề mặt được bao phủ bởi các lỗ rất nhỏ (sâu <20 mm). Các mặt cắt luyện kim qua các hố này cho thấy các vết nứt do mỏi có thể mở rộng sâu hơn các hố.
Mức độ mài mòn từ nhẹ đến nặng. Mài mòn nhẹ bao gồm các vết xước nhỏ không loại bỏ một lượng đáng kể vật liệu khỏi bề mặt tiếp xúc với răng, trong khi mài mòn vừa phải loại bỏ hầu hết các vết gia công.
Sự mài mòn nghiêm trọng, làm mất đi tất cả các vết gia công, có thể gây ra các bước mòn ở các đầu của bề mặt tiếp xúc và ở phần cuối. Độ dày của răng có thể bị giảm đáng kể, và trong một số trường hợp, đầu răng bị thu nhỏ lại thành một cạnh sắc.
Cuối cùng, đánh bóng là mài mòn quy mô nhỏ để tạo ra lớp hoàn thiện như gương cho các răng bánh răng (Hình 7). Độ phóng đại cho thấy bề mặt được bao phủ bởi các vết xước nhỏ theo hướng trượt. Đánh bóng được thúc đẩy bởi chất bôi trơn hoạt tính hóa học bị nhiễm chất mài mòn mịn.
Mức độ đánh bóng từ nhẹ đến nặng. Dạng nhẹ của nó, được giới hạn ở các điểm cao trên bề mặt, thường xảy ra trong quá trình chạy và kết thúc trước khi loại bỏ dấu gia công. Đánh bóng vừa phải loại bỏ hầu hết các vết gia công.
Đánh bóng nghiêm trọng loại bỏ tất cả các vết gia công khỏi bề mặt tiếp xúc với răng. Bề mặt có thể gợn sóng hoặc có thể có các bước mòn ở các đầu của vùng tiếp xúc và ở phần cuối.
Mức độ trầy xước nhẹ
Trầy xước nghiêm trọng
Mức độ ứng suất trong miếng fillet thường gây ra nhiều vết nứt, mỗi nguyên nhân tạo ra các vết nứt riêng biệt. Trong những trường hợp như vậy, các vết nứt lan truyền trên các mặt phẳng khác nhau và có thể liên kết với nhau để tạo thành một bước, được gọi là dấu bánh cóc (Hình 2).
2. Bền mỏi tiếp xúc - Contact fatigue
Hiện tượng mỏi Hertzian, hay được biết đến với tên gọi phổ biến là bền mỏi tiếp xúc.
Mỏi tiếp xúc gây ra bởi ứng suất tiếp xúc thay đổi có chu kỳ ứng suất lặp lại gây ra các vết nứt bề mặt và tách các mảnh kim loại ra khỏi bề mặt tiếp xúc của răng (Hình 4).
Các dạng mỏi bề mặt phổ biến nhất là hiện tượng ăn mòn bề mặt (có thể nhìn thấy bằng mắt thường) và hiện tượng ăn mòn vi mảnh.
Rãnh nứt xảy ra khi các vết nứt mỏi bắt đầu ở trên hoặc dưới bề mặt. Khi các vết nứt phát triển, chúng khiến một phần vật liệu bề mặt bị vỡ ra, tạo thành một hố với các cạnh sắc.
Dựa trên loại thiệt hại, macropitting được phân loại thành: Không tiến triển, tăng dần, đốm hoặc bong vảy. Loại không xâm thực bao gồm các hố nhỏ hơn 1 mm ở các khu vực cục bộ. Các hố này phân bổ tải trọng đồng đều hơn bằng cách loại bỏ các điểm cao trên bề mặt, sau đó quá trình rỗ sẽ dừng lại.
Dựa trên loại thiệt hại, macropitting được phân loại thành: Không tiến triển, tăng dần, đốm hoặc bong vảy. Loại không xâm thực bao gồm các hố nhỏ hơn 1 mm ở các khu vực cục bộ. Các hố này phân bổ tải trọng đồng đều hơn bằng cách loại bỏ các điểm cao trên bề mặt, sau đó quá trình rỗ sẽ dừng lại.
Tiến triển đại mô bao gồm các lỗ có đường kính lớn hơn 1 mm bao phủ một phần đáng kể bề mặt răng.
Trong một kiểu, được gọi là đánh vần, các hố liên kết lại và tạo thành các hố không đều trên một khu vực rộng lớn.
Trong quá trình tạo lớp vảy, các mảnh vật chất mỏng vỡ ra và tạo thành các hố hình tam giác tương đối nông nhưng diện tích lớn.
Vi kim có bề ngoài mờ, mờ hoặc xám. Dưới độ phóng đại, bề mặt được bao phủ bởi các lỗ rất nhỏ (sâu <20 mm). Các mặt cắt luyện kim qua các hố này cho thấy các vết nứt do mỏi có thể mở rộng sâu hơn các hố.
3. Mòn răng - Wear
Mòn bề mặt răng bánh răng liên quan đến việc loại bỏ hoặc dịch chuyển vật liệu do tác động cơ học, hóa học hoặc điện học. Có 03 nhóm mài mòn chính:
→Bám dính
→Mài mòn
→Đánh bóng
Sự bám dính tức sự chuyển vật liệu từ bề mặt của răng này sang bề mặt của răng khác do hàn và xé (Hình 5). Nó được giới hạn trong các lớp oxit trên bề mặt răng. Độ bám dính được phân loại là nhẹ hoặc trung bình, trong khi độ bám dính nặng được gọi là bong tróc (mô tả mục 4).
Thông thường, độ bám dính nhẹ xảy ra trong quá trình chạy bánh răng và lún xuống sau khi nó mài mòn các khuyết điểm cục bộ trên bề mặt.
Bằng mắt thường quan sát bề mặt gần không bị hư hại và các vết gia công vẫn còn nhìn thấy. Độ bám dính vừa phải loại bỏ một số hoặc tất cả các vết gia công khỏi bề mặt tiếp xúc. Trong những điều kiện nhất định, nó có thể dẫn đến mòn quá mức.
Sự mài mòn là do các chất bẩn trong chất bôi trơn như cát, cặn, rỉ sét, phoi gia công, bụi mài, vết hàn bắn ra và các mảnh vụn mài mòn. Nó xuất hiện như những vết xước hoặc rãnh song song, nhẵn bóng (Hình 6).
Mức độ mài mòn từ nhẹ đến nặng. Mài mòn nhẹ bao gồm các vết xước nhỏ không loại bỏ một lượng đáng kể vật liệu khỏi bề mặt tiếp xúc với răng, trong khi mài mòn vừa phải loại bỏ hầu hết các vết gia công.
Sự mài mòn nghiêm trọng, làm mất đi tất cả các vết gia công, có thể gây ra các bước mòn ở các đầu của bề mặt tiếp xúc và ở phần cuối. Độ dày của răng có thể bị giảm đáng kể, và trong một số trường hợp, đầu răng bị thu nhỏ lại thành một cạnh sắc.
Cuối cùng, đánh bóng là mài mòn quy mô nhỏ để tạo ra lớp hoàn thiện như gương cho các răng bánh răng (Hình 7). Độ phóng đại cho thấy bề mặt được bao phủ bởi các vết xước nhỏ theo hướng trượt. Đánh bóng được thúc đẩy bởi chất bôi trơn hoạt tính hóa học bị nhiễm chất mài mòn mịn.
Mức độ đánh bóng từ nhẹ đến nặng. Dạng nhẹ của nó, được giới hạn ở các điểm cao trên bề mặt, thường xảy ra trong quá trình chạy và kết thúc trước khi loại bỏ dấu gia công. Đánh bóng vừa phải loại bỏ hầu hết các vết gia công.
Đánh bóng nghiêm trọng loại bỏ tất cả các vết gia công khỏi bề mặt tiếp xúc với răng. Bề mặt có thể gợn sóng hoặc có thể có các bước mòn ở các đầu của vùng tiếp xúc và ở phần cuối.
4. Trầy xước răng (bong tróc) - Scuffing
Sự bám dính hoặc trầy xước nghiêm trọng làm dính kim loại từ bề mặt của răng này sang bề mặt của răng khác (Hình 8). Thông thường, nó xảy ra tại mặt tiếp xúc má của răng theo hướng trượt. Cấp độ tải nặng cũng có thể gây ra hiện tượng trầy xước cục bộ. Các bề mặt có kết cấu thô hoặc mờ, khí phóng đại dưới kính lúp, có vẻ như bể mặt bị rách & biến dạng dẻo.
Mức độ trầy xước nhẹ
Vệt trầy xước sảy ra tại một số vùng nhỏ của răng, vùng này thường giới hạn ở các đỉnh bề mặt. Nhìn chung nó không ảnh hướng đến bánh răng. Có thể hoạt động nếu không có nguyên nhân gián tiếp nào khác.
Trầy xước mức độ vừa phải
Trầy xước mức độ vừa phải
Vệt trầy xước xảy ra thành các mảng che phủ các phần đáng kể của răng(50%). Nếu điều kiện hoạt động không thay đổi, nó có thể phát triển lên cấp độ nặng hơn rồi mẻ hoặc gãy răng.
Trầy xước nghiêm trọng
Vệt trầy xước xảy ra trên các phần quan trọng chịu bền mỏi của răng bánh răng (ví dụ, toàn bộ phần đỉnh hoặc phần chân răng). Trong một số trường hợp, vật liệu bề mặt bị biến dạng dẻo & dịch chuyển trên đỉnh răng hoặc vào chân răng. Nó thường tiến triển nhanh dẫn tới hư hỏng răng, trừ khi được sửa chữa.
5, Quá tải - Overload / Gãy răng - Cracking
Có thể do quá tải đột ngột, dị vật rơi vào. Ngoài ra còn nhiều nguyên nhân khác như gião răng.... Tuy nhiên những vấn đề trên chỉ đơn vị thiết kế chế tạo cần lưu tâm.6, Lệch tâm, sai khoảng cách trục.
Với máy nén khí lỗi cơ khí này thường xuất phát từ bi rơ/cũ, ca bi xoay, lỏng bích hãm bi côn.* Phân tích nguyên nhân hu hỏng bánh răng
Giống như một bác sỹ pháp y, kiểm tra va phân tích hiện trạng sau hư hỏng sẽ giúp bạn tìm ra manh mối cho nguyên nhân đằng sau của hư hỏng. Bên dưới là một số cách phân tích nguyên nhân hư hỏng bánh răng máy nén khí. Trong đó Huy tập trung nguyên nhân từ dầu máy nén khí.
Kiểm tra dầu bằng cảm quan
Kiểm tra đơn giản nhất là ngoại hình. Thông thường, việc quan sát dầu sẽ cung cấp những thông tin như độ bẩn của dầu, dầu nhiễm nước, hoặc ôxy hóa.Nhìn vào chất bôi trơn trong một chai sạch có màu trong. Tốt nhất là một chiếc bình thủy tinh cao và hẹp như ống thí nghiệm. So sánh mẫu thử với mẫu dầu nhớt mới chưa sử dụng.
Nếu mẫu dầu vẩn đục, hoặc có màu trắng đục thì dầu có thể có nước. Màu sắc phải giống với mẫu dầu mới. Màu tối/đen có thể cho thấy quá trình oxy hóa hoặc bị nhiễm các hạt mài mòn nhỏ.
Nghiêng chai và quan sát xem dầu đã qua sử dụng có nhớt hơn hay ít hơn dầu mới. Sự thay đổi độ nhớt có thể cho thấy quá trình oxy hóa hoặc nhiễm bẩn. Tìm cặn lắng dưới đáy chai. Nếu có, hãy cho phân tích dầu kiểm tra lắng cặn. Thành phần và hàm lượng cặn lắng sẽ hé lộ nguyên nhân của sự việc.
Kiểm tra độ lắng
Nếu có thể nhìn thấy bất kỳ cặn lắng nào trong quá trình kiểm tra ngoại quan, thì có thể thực hiện một thử nghiệm đơn giản về độ nhiễm bẩn tại chỗ. Cho mẫu dầu vào cốc trong suốt(Chai đựng nước lavi), Đậy nắp và để yên trong hai ngày.Cẩn thận đổ hết trừ một vài ml dầu đáy cốc. Nếu có bất kỳ hạt nào có thể nhìn thấy dưới đáy cốc thì có nghĩa là đã có chất bẩn và hạt rắn. Kích cỡ hạt nhỏ nhất mắt người bình thường nhìn được ~ 40 micron. Nếu các hạt hút bởi một nam châm dưới cốc, thì chúng là mạt sắt.
Nếu chúng không phản ứng với nam châm và cảm thấy có sạn giữa các ngón tay, chúng có thể là cát. Nếu có thể nhìn thấy một lớp chất lỏng khác hoặc dầu có màu trắng đục thì có thể là nước.
45% chuyên gia dầu nhớt tại phòng thí nghiệm!
| Coi kiểm tra ngoại quan là kiểm tra tại chỗ hiệu quả nhất để kiểm tra ô nhiễm hoặc ôxy hóa chất bôi trơn. * Nếu nghi ngờ có nước trong mẫu dầu, có thể thực hiện một thử nghiệm đơn giản tại chỗ. Nhỏ một giọt dầu lên bếp điện ở 135 độ C. Nếu mẫu sủi bọt tức là nước trên 0,05%. Nếu mẫu nổi bọt và nứt toác, thì nước trên 0,1%. Khi thực hiện thử nghiệm tiếng nổ, sức khỏe và sự an toàn của người kiểm tra phải được xem xét bằng cách đeo kính bảo vệ mắt. |
Kiểm tra mùi
Cẩn thận ngửi mẫu dầu. So sánh mùi của mẫu dầu đã sử dụng với mùi của dầu mới. Mẫu đã qua sử dụng phải có mùi giống như dầu mới. Dầu đã bị oxy hóa có mùi “khét” hoặc có mùi chát, chua hoặc hăng. Đây chỉ được coi là biện pháp tham khảo chúng chỉ đúng trong trường hợp hộp số kín, với máy nén khí chúng cần thêm dữ kiện khác.Phân tích trong phòng thí nghiệm các mẫu dầu từ hộp số bị hỏng có thể trả lời các câu hỏi sau:
Dầu có đáp ứng thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) không?
Dầu có bị ô nhiễm không?
Dầu có bị biến chất không?
Dầu có chứa bằng chứng hữu ích để tìm ra nguyên nhân gốc rễ hư hỏng không?
Độ nhớt ở 40 độ C và 100 độ C (ASTM D445)
Phân tích quang phổ để xác định các nguyên tố trong dầu (ASTM D5185 hoặc D6595)
Số axit (ASTM D664 hoặc D974)
Quang phổ hồng ngoại để xác định hàm lượng phụ gia (ASTM D7412, v.v.)
Dầu có bị ô nhiễm không?
Dầu có bị biến chất không?
Dầu có chứa bằng chứng hữu ích để tìm ra nguyên nhân gốc rễ hư hỏng không?
Dầu có đáp ứng thông số kỹ thuật không?
Đôi khi bánh răng bị hỏng do sử dụng sai dầu. Để chứng minh dầu có đáp ứng thông số kỹ thuật của OEM hay không, các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sau đây phải được thực hiện trên các mẫu dầu đã qua sử dụng và so sánh với kết quả kiểm tra trong phòng thí nghiệm từ các mẫu dầu mới, chưa sử dụng phù hợp với thông số kỹ thuật của OEM:Độ nhớt ở 40 độ C và 100 độ C (ASTM D445)
Phân tích quang phổ để xác định các nguyên tố trong dầu (ASTM D5185 hoặc D6595)
Số axit (ASTM D664 hoặc D974)
Quang phổ hồng ngoại để xác định hàm lượng phụ gia (ASTM D7412, v.v.)
hình 8 chứng tỏ dầu máy nén khí không đủ phụ gia chống trầy xước đã gây ra vết xước trên bánh răng côn xoắn này.
Dầu có bị ô nhiễm không?
Tuổi thọ mỏi của bánh răng và ổ trục bị ảnh hưởng xấu bởi nước. Với hàm lượng khoảng 50 ppm nước sẽ làm giảm 75% tuổi thọ mỏi của ổ lăn. Do đó, nên sử dụng phương pháp chuẩn độ Karl Fischer (ASTM D6304) để xác định hàm lượng nước.Các thử nghiệm khác trong phòng thí nghiệm như độ nhớt, phân tích quang phổ và phân tích hồng ngoại có thể giúp xác định xem các chất lỏng khác như dầu sai, dầu xả hoặc chất làm mát có bị nhiễm dầu cũ hay không. Phân tích quang phổ có thể tiết lộ sự ô nhiễm do bụi môi trường bằng cách cho thấy nồng độ silic và nhôm cao.
Dầu máy nén khí bị nhiễm nước / nhũ tương dầu sinh ra ăn mòn bánh răng xoắn ốc này.Dầu có bị biến chất không?
Dầu có thể mất khả năng bôi trơn nếu độ nhớt của nó thay đổi đáng kể hoặc nếu nó bị oxy hóa. Dung sai sản xuất về độ nhớt là cộng hoặc trừ 10 phần trăm. Do đó, dầu ISO VG 320 nên có độ nhớt nằm trong khoảng 288 đến 352 centistokes ở 40 độ C.Có nhiều nguyên nhân có thể làm tăng hoặc giảm độ nhớt. Ví dụ, một số loại dầu có các chất phụ gia được gọi là chất cải thiện chỉ số độ nhớt (VI) có thể không ổn định khi cắt. Với thời gian sử dụng, các loại dầu này sẽ mất độ nhớt do các chất cải tiến VI bị cắt xuống.
Ngoài ra, quá nhiệt có thể gây ra quá trình oxy hóa. Ô nhiễm bởi nước và các mảnh vụn mài mòn làm tăng tốc độ oxy hóa. Các triệu chứng sau đây là dấu hiệu của quá trình oxy hóa:
Mùi hôi (chua, hăng hoặc chát)
Một màu tối
Tăng độ nhớt
Sự gia tăng số lượng axit
Sự thay đổi trong quang phổ hồng ngoại
Dầu có chứa bằng chứng để tìm ra nguyên nhân gốc rễ của sự thất bại không?
Các mảnh vụn mòn trong dầu có thể giúp chỉ ra các chế độ hỏng hóc xảy ra trong hộp số và tiết lộ các chất bẩn góp phần gây ra hỏng hóc. Phân tích quang phổ có thể phát hiện ô nhiễm do bụi môi trường bằng cách cho thấy nồng độ silic và nhôm cao.
Những kết quả này có thể giải thích sự mài mòn trên răng bánh răng và bề mặt ổ trục. Việc cạn kiệt các chất phụ gia chống trầy xước có thể xác nhận là hư hỏng và nồng độ nước quá cao có thể giải thích sự ăn mòn.
Các phương pháp thử nghiệm khác được sử dụng để theo dõi sự mài mòn bất thường của hộp số bao gồm mật độ sắt, đếm hạt (ASTM D7647) và phương pháp phân tích sắt (ASTM D7690).
Đọc trực tiếp (DR) ferrography là một bài kiểm tra tỷ trọng sắt để đo lượng mảnh vụn sắt trong mẫu dầu. Kết quả của phương pháp nung chảy DR thường được đưa ra dưới dạng DL đối với các hạt lớn hơn 5 micron và DS cho các hạt có kích thước nhỏ hơn 5 micron.
Phép phân tích sắt học cho phép người phân tích quan sát các hạt mài mòn thông qua phân tích hiển vi. Trong đánh giá này, có thể xác định độ mòn của máy hoạt động cũng như nhiều chế độ mài mòn khác nhau. Phương pháp này có độ nhạy vượt trội đối với các hạt lớn hơn.
Đếm hạt trong hộp số công nghiệp kể câu chuyện tương tự như đếm hạt trong hệ thống thủy lực hoặc ứng dụng máy bơm - đó là độ sạch. Khi thiết lập một chương trình phân tích dầu chủ động trong việc kiểm soát ô nhiễm, việc đếm hạt là một thành phần quan trọng đối với phương pháp thử nghiệm thường xuyên.
0 Nhận xét