آسیب شناسی چرخ دنده های صنعتی – انواع سایش ها
در این مقاله قصد داریم از نکاتی را در مورد سایش چرخ دنده های صنعتی و همچنین به طور دقیق تر انواع سایش در چرخدنده های صنعتی را مورد بحث قرار داده و دلایل و ویژگی های انواع سایش در چرخ دنده های صنعتی را عنوان نماییم.
مقدمه:
در سلسله مطالب آسیب شناسی دنده ها بر آنیم که آسیبهایی که بر روی دندانه های چرخ دنده های صنعتی ایجاد میگردد که ظاهر و منشأ آن به خوبی شناخته شده اند را بر اساس استاندارد DIN3979 آلمان معرفی و بررسی نماییم. این بررسی شامل تعاریف مرتبط با آسیب دندانه در گیربکس های صنعتی است که میتواند به دلیل وجود عیوب در مواد، خطا در ابعاد هندسی، ساخت و عملیات حرارتی دندانه ها، انتخاب روانکار نامناسب، بارگذاری و نگهداری نامناسب، و همچنین مونتاژ غیرصحیح مجموعه چرخ دنده ها در گیربکس را بررسی مینماید. در این متن در درجه‌ی اول به آسیب دندانه‌‌ی گیربکس هایی که چرخدنده آنها از جنس فولادهای کربنی و آلیاژی که تحت عملیات حرارتی و فرایندهای سخت‌کاری مختلف قرار گرفته‌اند می‌پردازد.
در این بررسی مفهوم آسیب یک مجموعه دندانه یا تک دندانه بسط داده شده است تا همه‌ی تغییرات قابل تشخیص که در حین کارِ گیربکس بر روی سطح دندانه و یا داخل آن در حال رخ دادن است را در برگیرد، البته به جز تغییراتی که لزوما منجر به محدودیت عملکرد گیربکس یا شکست آن میشود.
- آسیب سطح جانبی دندانه
- سایش
- سایش عادی (در قسمت اول ارائه گردید)
- سایش ساینده (در قسمت دوم ارائه گردید)
- سایش تداخلی (در قسمت سوم ارائه گردید)
- خراشیدگی (در قسمت چهارم ارائه گردید)
- خراشیدگی ناشی از بار زیاد
سایش
سایش یک اصطلاح کلی است که شامل برداشت مواد میشود و وقتی اتفاق میافتد که دو جسم بر روی هم بلغزند. همچنین وجود ناخالصیها در روانکار هم میتواند باعث ایجاد سایش شود.
سایش عادی چرخ دنده های صنعتی
ویژگیها:
ساختار آثار ایجاد شده روی سطح جانبی دیواره ی دندانه که در حین فرایند ساخت ایجاد شده، مانند خطوط فرز، سنگ و تراش، به تدریج در طول زمان و با کار کردن چرخدنده از بین میرود و سطح دیواره ی جانبی دندانه صاف و اغلب براق میشود. سایش عادی بر عمر و عملکرد گیربکس اثر نمیگذارد.
دلایل:
به طور کلی، بسته به میزان زبری سطح و ویسکوزیتهی روانکار، سرعتهای لغزشی و غلتشی دیوارهی سطوح جانبی دندانه ها به قدری نیست که یک فیلم چسبنده از روانکار بین دیواره ها تشکیل شود، بنابراین حرکت لغزشی و غلتشی باعث تغییر شکل برشی یا پلاستیک در قله های زبری میشود که در نتیجه زبری سطح جانبی رفته رفته کاهش مییابد. شکل 1 چرخدنده ی ساده‌ی سخت‌کاری شده‌ی سطحی با دندانه های تراش خورده. به‌خاطر سایش عادی به نظر می‌رسد که سطح دندانه نیکل‌کاری شده و خطوط تراش به سختی قابل مشاهده هستند.
در تصویر زیر چرخدنده‌ی ساده‌ی سخت‌کاری شده‌ی سطحی با دندانه های تراش خورده قابل مشاهده است که به خاطر سایش عادی به نظر می‌رسد که سطح دندانه نیکل‌کاری شده و خطوط تراش به سختی قابل مشاهده هستند.
سایش عادی چرخ دنده
سایش ساینده در چرخ دنده های صنعتی :
ویژگیها:
سطح جانبی دندانه چرخ دنده های صنعتی به طور یکنواختی مات است. بخش زیادی از ساختار اصلی سطح که توسط فرز، تراش یا سنگ‌زنی ایجاد شده در طول زمان از بین میرود. این سایش در سطوح پیشرفته، فرم دندانه چرخدنده را تغییر می‌دهد و می‌توان افزایش در میزان لقی بین چرخ دنده های درگیر را تشخیص داد.
دلایل:
ذرات جامد ناخالصی در روغن روانکار مانند گردوغبار، ماسه‌ی ریخته‌گری، زنگ، ذرات اکسید آهن و امثال این موارد تاثیری همچون فرایند لپینگ بر روی سطح جانبی دندانه چرخ دنده ها دارند. این نوع از سایش میتواند از لحاظ عملکردی هم در کارکرد گیربکس های صنعتی تاثیرگذار باشد.
در تصویر زیر سایش ساینده بر روی یک چرخ دنده سخت‌کاری شده ی سطحی قابل مشاهده است
سایش ساینده در چرخ دنده های صنعتی
سایش تداخلی در چرخدنده های صنعتی :
ویژگیها:
خطوط تراش بر روی سر دندانه و ته دندانه چرخدنده در جهت عمق دندانه مشاهده میشوند. پس از یک مدت زمان نسبتا طولانی سر دندانه گرد و ته دندانه خالی میشود. صدای چرخدنده در گیربکس در حال کار ممکن است افزایش بیابد.
دلایل:
وجود خطا در هندسه‌ی دندانه ها یا نصب چرخ دنده ها در فاصله‌ای کمتر از فاصله‌ی مرکز تا مرکز تعیین شده منجر به تداخل میشود که در نتیجه‌ی آن فشار زیادی به سر و ته دندانه وارد میشود.
در تصویر زیر گرد شدن سر دندانه چرخدنده‌ی ساده‌ی کوئنچ و تمپر شده که در نتیجه‌ی تداخل با انحنای ته دندانه چرخ دنده ی درگیر با آن ایجاد شده قابل مشاهده است
سایش تداخلی در چرخ دنده
سایش خراشیدگی در چرخ دنده های صنعتی :
ویژگیها:
تورفتگی های خطی متمرکز در جهت حرکت لغزشی دندانه های چرخدنده ها که در فواصل و طولهای نامنظم بر روی سطح جانبی دندانه ظاهر میشوند.
دلایل:
ذرات گرد و غبار یا مواد ساینده، زنگ زدگی، براده، ماسه ریخته گری و موارد مشابه که در داخل روانکار وارد میشوند چنانچه به ناحیه درگیری چرخدنده ها راه یابند باعث خراشیدن سطح جانبی در جهت غلطش میگردند. اثرات مشابه بر روی قله های زبری سطوح جانبی دنده مقابل نیز به علت لغزش بین سطوح چرخدنده های درگیر، ایجاد میگردد.
در شکل زیر سطح جانبی تقریبا هموار شده ای از یک دنده سخت کاری سطحی شده که خراشیدگی خفیف در آن مشاهده میگردد قابل مشاهده است
سایش خراشیدگی در چرخدنده
در تصویر زیر خراشیدگی شدیدتر بر روی سطح جانبی در نزدیکی لبه دندانه یک چرخدنده سخت کاری سطحی شده که علاوه بر آن نوار باریکی از ساییدگی نیز بر روی سطح جانبی مشاهده میگردد
سایش خراشیدگی شدید در چرخدنده
خراشیدگی ناشی از بار زیاد :
ویژگیها:
تورفتگی های خطی در جهت حرکت لغزشی دندانه های چرخ دنده ها که در مقایسه با خراشیدگی (ناشی از ذرات معلق در روانکار) تا لبه دندانه و یا تا نقطه آغاز یا پایان درگیری در ته دندانه بصورت پیوسته امتداد میابد.
وجه تمایز آن با ساییدگی آنست که پایین خطوط این نوع خراشیدگی در چرخدنده ها هموار میباشند.
خراشیدگی ناشی از بار زیاد در سطح پیشرفته، منجر به تشدید کنده شدن مواد شده و بیشتر در نواحی با سرعت لغزش بالا در ته دندانه یا سر دندانه چرخدنده ها اتفاق می افتد.
دلایل:
این نوع خراشیدگی بیانگر بارگذاری بیش از حد در برخی نواحی سطح جانبی دندانه های چرخدنده میباشد. ذرات خارجی کوچک و قله های زبری سطح دندانه مقابل وارد سطح جانبی دندانه شده، و در اثر حرکت لغزشی، فرورفتگی های شیار مانندی را ایجاد میکنند که به نوبه خود، حین درگیری، سبب ایجاد خراشیدگی بر روی سطوح جانبی دندانه چرخ دنده مقابل نیز میگردد.
این نوع خراشیدگی میتواند مرحله مقدماتی برای ساییدگی یا scuffing باشد که در بخش بعدی به تشریح آن خواهیم پرداخت.
در تصویر زیر حالت پیشرفته خراشیدگی ناشی از بار زیاد قابل مشاهده است
سایش خراشیدگی بار زیاد
تهیه شده توسط تیم فنی کابرو
تدوین: الیاس گرجی – مدیر مهندسی فروش
برچسب ها:آسیب شناسی چرخ دنده های صنعتی, انواع سایش, سایش چرخدنده, چرخ دنده, چرخ دنده های صنعتی, چرخدنده