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油液監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用-----AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)大齒輪的故障診斷

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油液監(jiān)測(cè)技術(shù)

  油液監(jiān)測(cè)技術(shù)就是通過(guò)對(duì)設(shè)備在用潤(rùn)滑油的理化性能指標(biāo)、磨損金屬和污染雜質(zhì)顆粒的定期跟蹤監(jiān)測(cè),及時(shí)了解掌握設(shè)備的潤(rùn)滑和磨損狀態(tài)信息,診斷設(shè)備磨損故障的類型、部位和原因,為設(shè)備維修提供科學(xué)依據(jù),指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)維修和潤(rùn)滑管理,從而預(yù)防設(shè)備重大事故發(fā)生的發(fā)生,降低維護(hù)費(fèi)用。

AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)大齒輪

  AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置是典型的大型低速重載回轉(zhuǎn)設(shè)備,屬于煉鋼廠不銹鋼生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備,其傾動(dòng)大齒輪的設(shè)計(jì)壽命為10 年左右,倘若其發(fā)生故障,將直接影響到不銹鋼產(chǎn)量并給工廠造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。正是因?yàn)槠渲匾裕圆捎糜鸵罕O(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)齒輪的磨損狀態(tài),下面來(lái)具體了解一下如何進(jìn)行監(jiān)測(cè)及其方法。

AOD轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)大齒輪技術(shù)參數(shù)及監(jiān)測(cè)方法

 AOD傾動(dòng)機(jī)械裝置采用全懸掛二點(diǎn)嚙合扭力桿平衡方式,其技術(shù)參數(shù)如下:

  1、傾動(dòng)力矩: 2×106 N·m;

  2、大齒輪轉(zhuǎn)速: 0.15 ~1.5 r/min;

  3、直齒圓柱齒輪模數(shù) m = 20, 齒數(shù)Z1 / Z2 = 20 /132,齒寬b= 480 mm,分度圓直徑d1 / d2 = 400 /2640;

  4、小齒輪材質(zhì):17CrN iMo6,滲碳淬火磨齒,齒廓和齒向修形,齒面粗糙度 Ra 0.8μm ,齒面硬度 HRC 57~61;

  5、大齒輪材質(zhì): 30C rN iMo8V,調(diào)質(zhì)σb = 1200 ~ 1350 N /mm2 ,磨齒和齒廓修形,齒面粗糙度 R 0.8μm ,齒面硬度 HB360 ~400;

  6、潤(rùn)滑油黏度等級(jí)為ISO460,牌號(hào)為 BMP460。

監(jiān)測(cè)儀器

  本設(shè)備所用的監(jiān)測(cè)及分析裝置主要有: SPECTRO M 型油料光譜儀(Spectroil Co.);雙聯(lián)分析式鐵譜儀(Standard Oil Co.);RPD 旋轉(zhuǎn)式鐵譜儀(Predict Technologies Co.);BX60 鐵譜顯微鏡(Olymp us)等。

  1、光譜分析結(jié)果

  通過(guò)3月16 日和 3月28日分別對(duì)該設(shè)備實(shí)施了2次取樣分析,測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。由于取樣時(shí)停機(jī)時(shí)間略有不同,因此數(shù)據(jù)略有差別。從光譜分析可以發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油中鉬和鐵元素含量很高,其中鉬元素來(lái)源于潤(rùn)滑油添加劑,而鐵元素來(lái)源于齒輪副的磨損。

    2、鐵譜分析結(jié)果

  對(duì)2種油樣進(jìn)行鐵譜分析顯示潤(rùn)滑油中存在眾多大尺寸的鋼質(zhì)磨粒,其種類有片狀磨粒、嚴(yán)重滑動(dòng)磨粒、切削狀磨粒和塊狀磨粒。其中片狀磨粒(見(jiàn)圖1)和嚴(yán)重滑動(dòng)磨粒(見(jiàn)圖2)的大尺寸均在200μm以上;而切削狀磨粒(見(jiàn)圖3)則比較粗大,其大長(zhǎng)軸尺寸也在200μm以上;塊狀磨粒的尺寸也達(dá)到了150μm×120μm(見(jiàn)圖4)。這些大尺寸鋼質(zhì)磨粒的存在,顯示出齒輪副存在異常磨損,齒面出現(xiàn)了點(diǎn)蝕現(xiàn)象,為此建議設(shè)備點(diǎn)檢方盡早打開(kāi)箱蓋全面檢查齒面狀態(tài)。

 

齒面檢查結(jié)果

  利用生產(chǎn)的間隙時(shí)間,對(duì)齒輪箱進(jìn)行了開(kāi)蓋檢查,檢查結(jié)果如圖5所示。從大齒輪各齒面狀態(tài)來(lái)看,其輪齒節(jié)線上下齒面的材料有不同程度的磨損損失,離節(jié)線越遠(yuǎn),磨損量越大,而節(jié)線處的材料幾乎沒(méi)有損失,所以在節(jié)線處可以看到一條連續(xù)的凸起線。從齒面損傷形式來(lái)看,大齒輪應(yīng)屬于中等磨損,但各齒面節(jié)線附近已經(jīng)出現(xiàn)一定數(shù)量的點(diǎn)蝕坑,說(shuō)明磨損程度已經(jīng)趨于嚴(yán)重。而與之配對(duì)的小齒輪由于是硬齒面,其磨損程度相對(duì)較好。

故障原因分析

  為什么設(shè)計(jì)壽命達(dá) 10年之久的齒輪,在短短2年之內(nèi)就出現(xiàn)了如此嚴(yán)重的異常磨損呢? 由于該轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置屬于典型低速重載設(shè)備,在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)的速度很低(大齒輪轉(zhuǎn)速僅為0.15~1.5 r/min),油膜的形成比較困難,因此重載齒輪副基本處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。在這種條件下,要求所選用的潤(rùn)滑劑必須具有優(yōu)良的極壓抗磨性能,否則會(huì)導(dǎo)致兩摩擦表面的直接接觸,從而使得齒輪表面出現(xiàn)異常磨損甚至膠合現(xiàn)象。

  極壓抗磨劑能夠在金屬表面承受負(fù)荷的條件下,起防止金屬表面的磨損、擦傷甚至燒結(jié)的作用。其作用機(jī)制大體如下:當(dāng)摩擦面接觸壓力高時(shí),兩金屬表面的凸凹點(diǎn)互相嚙合,產(chǎn)生局部高壓和高溫,此時(shí)若潤(rùn)滑油中含有活性硫、磷等類型化合物的極壓抗磨劑時(shí),將與金屬表面發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng),生成剪切強(qiáng)度低的硫化物、磷化物類無(wú)機(jī)保護(hù)膜,從而將兩摩擦表面隔開(kāi),達(dá)到防止金屬的磨損和燒結(jié)的目的。因此 ,低速重載齒輪副所選用的潤(rùn)滑劑必須具有良好的極壓抗磨能力,目前該設(shè)備所用 BMB460潤(rùn)滑油的極壓抗磨性能如何尚待進(jìn)一步考察。

  如果潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑效果不佳或出現(xiàn)污染雜質(zhì)(比如大尺寸的金屬磨粒或其他硬質(zhì)顆粒),就會(huì)在比較短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)中等程度的磨損損傷。通常齒輪副的中等磨損是在半年至一年時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的,但由于轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率很低,也就是說(shuō)齒輪副的累積工作時(shí)間并不算很長(zhǎng),故在不到二年的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)了中等磨損同樣屬于此類故障。

檢修與維護(hù)建議

  從目前傾動(dòng)裝置大齒輪齒面的磨損狀況來(lái)看,如不及時(shí)采取有效措施,將會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)度磨損,工作齒面材料將被大量磨掉,齒厚減薄齒頂變尖,漸開(kāi)線齒廓形狀將被破壞,后出現(xiàn)嚴(yán)重的噪聲和振動(dòng),甚至發(fā)生彎曲疲勞斷齒,并且還會(huì)波及到硬齒面的小齒輪,終使得小齒輪也發(fā)生損傷。因此提出如下建議:
  (1)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)檢的日常巡檢工作,確保齒輪齒面均勻的噴油量,確保摩擦副得到良好的潤(rùn)滑。
  (2)及時(shí)更換潤(rùn)滑油或加強(qiáng)過(guò)濾,以減少因大尺寸磨粒(磨料)的存在而導(dǎo)致對(duì)齒面的進(jìn)一步損傷 。
  (3)縮短取樣分析周期,跟蹤齒輪的磨損發(fā)展趨勢(shì)。
  (4)對(duì)潤(rùn)滑油的極壓抗磨性能等指標(biāo)進(jìn)行考察 ,使用極壓抗磨性能更好的潤(rùn)滑劑(必要時(shí)還可以考慮適當(dāng)提高其黏度等級(jí)),以改善齒輪副的潤(rùn)滑效果,盡量延長(zhǎng)齒輪的使用壽命 。
   (5)在定修時(shí)對(duì)大齒輪齒面進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè) ,檢查齒輪的磨損嚴(yán)重程度。

 

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