近幾年來,隨著風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)長壽命及高可靠性齒輪箱的需求日趨增強(qiáng),由此引起了對(duì)低速重載齒輪傳動(dòng)中微點(diǎn)蝕現(xiàn)象的深入系統(tǒng)研究。事實(shí)上,微點(diǎn)蝕發(fā)生在所有的摩擦副表面,但是由于風(fēng)電機(jī)組的變負(fù)荷、變風(fēng)向這種特殊的運(yùn)行特點(diǎn),使得風(fēng)電機(jī)組中微點(diǎn)蝕現(xiàn)象更為重視。近些年來,AGMA(美國齒輪制造商協(xié)會(huì))、BGA(英國齒輪協(xié)會(huì))、NREL(美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室)等均針對(duì)風(fēng)電機(jī)組齒輪的微點(diǎn)蝕進(jìn)行了一系列的專題研究,并取得了一定進(jìn)展。
微點(diǎn)蝕,又稱“灰斑”,普遍存在機(jī)械設(shè)備的摩擦副表面,用肉眼觀察呈現(xiàn)一種發(fā)灰的直觀表現(xiàn)(如圖1a),顯微鏡下觀察,會(huì)看到齒面呈現(xiàn)坑坑洼洼的現(xiàn)象(如圖1b)。由于實(shí)際齒輪表面會(huì)沾有潤滑油及灰塵等,所以微點(diǎn)蝕肉眼很難發(fā)現(xiàn)。

微點(diǎn)蝕主要發(fā)生在低速重載齒輪的嚙合過程中。因?yàn)檫@些齒輪齒面間呈邊界潤滑狀態(tài),如圖2所示,在齒面嚙合過程中,兩齒面的波峰發(fā)生直接接觸,并在較高的接觸應(yīng)力和相對(duì)摩擦作用下,導(dǎo)致齒面局部溫度升高,物理油膜或化學(xué)油膜破裂,進(jìn)而導(dǎo)致齒面的微小裂紋和微小凹坑。

微點(diǎn)蝕問題在風(fēng)力發(fā)電工業(yè)中顯得尤為重要,它會(huì)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。風(fēng)電機(jī)組朝著長壽命方向發(fā)展,疲勞引起的微點(diǎn)蝕成為風(fēng)電潤滑油性能評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)之一。目前評(píng)價(jià)微點(diǎn)蝕的試驗(yàn)機(jī)有FZG試驗(yàn)機(jī)和MPR試驗(yàn)機(jī),由于FZG試驗(yàn)機(jī)的齒輪運(yùn)動(dòng)形式既有滾動(dòng)又有滑動(dòng),它與實(shí)際齒輪的運(yùn)行狀態(tài)最相符,因此通常采用FZG試驗(yàn)機(jī)??刮Ⅻc(diǎn)蝕的評(píng)定方法得到廣泛認(rèn)可的是FVA54。該方法是由德國Forschungsvereinigung Antriebstechnik開發(fā)的,后被德國著名的傳動(dòng)設(shè)備制造商弗蘭德采用,專門評(píng)價(jià)工業(yè)齒輪油的抗微點(diǎn)蝕能力。奧吉娜化工就采用此方法評(píng)價(jià)風(fēng)電齒輪油的抗微點(diǎn)蝕能力。FVA54抗微點(diǎn)蝕方法的優(yōu)勢(shì)在于:(1) 它采用了FZG試驗(yàn)機(jī),這種試驗(yàn)機(jī)既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式,與實(shí)際齒輪運(yùn)動(dòng)形式最相符。(2)FZG試驗(yàn)機(jī)齒輪的潤滑方式(飛濺潤滑和壓力潤滑)與風(fēng)電機(jī)組齒輪潤滑方式一致。(3)它采用的實(shí)驗(yàn)齒輪材料和表面粗糙度與風(fēng)機(jī)的低速重載齒輪最相近。(4)它的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間比較長,整個(gè)實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行時(shí)間為577h,最能模擬微點(diǎn)蝕發(fā)生的條件,因?yàn)槲Ⅻc(diǎn)蝕發(fā)生在105~106應(yīng)力循環(huán)條件下。