¿Cómo lidiar con la falla de las cajas de cambios industriales?

Cajas de cambios industriales son componentes clave de los sistemas de transmisión de equipos industriales y se utilizan ampliamente para lograr funciones como el cambio de velocidad, el cambio de par, el embrague y la distribución de energía. Una caja de cambios industrial típica se compone principalmente de componentes clave, como el cuerpo de la caja, la cubierta de la caja, el eje de engranajes, los engranajes y los rodamientos. Durante el servicio, los componentes anteriores pueden dañarse y fallar, causando fallas operativas o riesgos de seguridad.

A medida que el equipo industrial se desarrolla hacia un servicio seguro de alta potencia y a largo plazo, el control de confiabilidad de los componentes clave de las cajas de cambios se ha convertido en el foco de los fabricantes de equipos. La comprensión oportuna de las condiciones de servicio de las cajas de cambios industriales, los modos de falla de los componentes clave y las medidas de protección correspondientes pueden guiar la prevención de daños y retrasar la aparición de falla de las cajas de cambios industriales, extendiendo así la vida útil de los equipos industriales.

Las cajas de cambios industriales pueden encontrar una variedad de modos de falla durante la operación a largo plazo. El daño común y la falla de los componentes de la caja de cambios industrial incluyen falla de la caja, falla del engranaje, desgaste del eje o falla de fractura, falla del rodamiento, etc.

(1) Falla y protección del daño de la caja

La carcasa de la caja de cambios se usa principalmente para soportar y contener componentes clave, como engranajes y aceite de transporte de lubricante. Los modos de falla de la carcasa son principalmente:

a. Grietas de la caja: la velocidad de disipación de calor en la posición del elevador es lenta durante la fundición, lo que a menudo causa defectos como la estructura gruesa y conduce a una disminución en las propiedades mecánicas. Las esquinas de la estructura de la caja a menudo van acompañadas de concentración de estrés, que es muy propensa a la grieta de corrosión del estrés en un entorno con medios corrosivos externos.

b. Falla del sello: el envejecimiento o el daño de los sellos provocan fuga de aceite lubricante, que afecta el efecto de lubricación.

C. Deformación de la caja: la fuerza desigual a largo plazo puede causar deformación de la caja y afectar la precisión de la malla de los engranajes.

Para prevenir efectivamente la falla de la caja, debemos comenzar desde la tecnología de diseño y procesamiento estructural. Por un lado, debemos agregar suficiente transición de filete para aliviar la concentración de estrés, introducir costillas de refuerzo para mejorar la rigidez de la caja, etc. Por otro lado, al formular el proceso de fundición, debemos centrarnos en la posición del elevador de la fundición. Por ejemplo, al agregar hierro frío para apagar, podemos evitar efectivamente la formación de granos gruesos, a fin de obtener buenas propiedades mecánicas integrales. Además, al optimizar el proceso de recubrimiento de caja, podemos prevenir efectivamente la erosión de los medios corrosivos y lograr la extensión de la vida de la caja.

(2) Daño, falla y protección del engranaje

Los engranajes son los componentes más críticos en el sistema de transmisión y también son los componentes más propensos al daño y la falla. Las principales formas de falla del engranaje son:

a. Deformación plástica de engranajes y fractura de la raíz del diente: durante la transmisión de carga pesada, la superficie del diente blando del par de engranajes inevitablemente producirá deformación plástica debido a la rendimiento, causando desviación de la forma del diente, y un mayor desarrollo causará fractura en la posición de la raíz donde el estrés está es concentrado.

b. Pisos de la superficie del diente: la picadería de la superficie del diente es una forma de falla de la superficie del diente, que ocurre principalmente en la línea de paso en la superficie de la raíz del diente. La velocidad de deslizamiento relativa del par de engranajes en la línea de tono es baja, las condiciones para formar la película de aceite son pobres y es una lubricación deficiente que ocurre. El contacto directo de la superficie de malla de engranaje produce una gran fuerza de fricción que causa directamente grietas pequeñas, y el efecto de extrusión del aceite lubricante infiltrado hace que las pequeñas áreas se despegan, formando picaduras en la superficie del diente.

do. Adhesión y pelado de la superficie del diente: en la transmisión de carga pesada, el entorno local de alta temperatura en el área de malla dental del engranaje causará falla de lubricación, lo que dará como resultado un contacto directo y la adhesión de las dos superficies metálicas. En el deslizamiento relativo posterior, se producirá una falla de unión de la superficie del diente y los surcos se llevarán el material de la superficie del diente blando.

d. Desgaste continuo de la superficie del diente: en un entorno con lubricación insuficiente y alto contenido de polvo, el desgaste de la superficie del diente es difícil de evitar. Los chips de polvo y metal generados por el desgaste causarán desgaste abrasivo entre las superficies de los dientes. Cuando el desgaste de la superficie del diente alcanza un cierto grado, causará vibración anormal de la caja de cambios y eventualmente conducirá a una falla de transmisión.

Para evitar la falla del engranaje, el daño debe reducirse durante las etapas de diseño y procesamiento. Se deben seleccionar procesos de fabricación razonables, las transiciones de filete deben aumentarse en ubicaciones propensas a la concentración de tensión, se debe utilizar la carburación del tratamiento térmico y la nitruración para aumentar la dureza de la superficie del diente, se debe garantizar el entorno de lubricación suficiente y la limpieza de lubricantes, y si es necesario, la viscosidad y la viscosidad La disipación de calor del lubricante debe aumentarse de acuerdo con condiciones de servicio específicas para lograr una buena lubricación.

(3) Desgaste del eje y protección contra fallas

Durante la operación a largo plazo, el desgaste del eje de engranajes es inevitable. Las principales manifestaciones de la falla del eje son:

a. Desgaste del eje: el desgaste directamente hace que la superficie de apareamiento original se suelte, lo que se manifiesta como vibración y ruido anormales. En casos severos, también puede causar fugas de aceite lubricante y carga no balanceada.

b. Deformación plástica del eje de engranaje: el eje de engranaje debe soportar un par grande durante el servicio, y bajo la acción del par fuerte, el eje de engranaje tiende a sufrir una deformación elástica-plástica.

do. Falla de fractura del eje del engranaje: incluso en un estado de bajo estrés, las cargas alternativas a largo plazo pueden causar daño por fatiga al material y hacer que el eje del engranaje se fractura y falle.

La selección razonable de materiales y tecnología de procesamiento es particularmente importante para mejorar la resistencia de fatiga de los ejes de engranajes.

Además, las inclusiones deben evitarse estrictamente durante el proceso de trabajo en caliente, ya que esta es a menudo la causa raíz de la falla frágil de los ejes de engranajes en la etapa posterior.

(4) Falla y protección del rodamiento

Los rodamientos son piezas importantes en las cajas de cambios industriales, utilizadas para soportar cuerpos giratorios y reducir los coeficientes de fricción. La falla del rodamiento es una fuente importante de falla de la caja de cambios, especialmente en condiciones de baja velocidad y carga pesada, donde es difícil que los rodamientos formen buenas condiciones de lubricación, lo que provoca una serie de problemas de falla. Las principales formas de falla de rodamientos de rodamientos son:

a. Falla del rodamiento: los elementos rodantes y los anillos internos y externos rodan el contacto del punto, lo que resulta en un gran estrés de contacto, lo que causa fallas como el desgaste y la fatiga de contacto. Además, la jaula del rodamiento de rodamiento también es una de las partes más vulnerables. La carga axial y la carga de impacto generada durante la instalación inadecuada y la operación de sobrecarga a menudo causan deformación y falla de la jaula, fractura de los pilares o desolder.

b. Fallas de los rodamientos deslizantes: las formas de falla son en su mayoría de fatiga, desgaste abrasivo, etc. El desgaste del rodamiento a menudo ocurre cuando la lubricación es insuficiente. Las partículas duras extrañas provocan directamente rasguños en forma de arado en la superficie del rodamiento. Además, cuando las condiciones de lubricación se deterioran seriamente, la soldadura por micro área de la superficie de fricción causará un desgaste adhesivo. El espacio libre es un parámetro clave a considerar al instalar cojinetes. Aumentar el espacio libre de manera apropiada puede garantizar la lubricación y la disipación de calor del rodamiento, pero demasiado espacio libre debilitará la capacidad del rodamiento para resistir las cargas de impacto. (Autor: SGR, Angie Zhang)

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