农业机械上的零件在使用一定时间后,都会不同程度发生磨损,磨损是机械零件失效的主要形式,一般机器中因摩擦磨损而失效的零部件占全部报废零部件的70%~80%。磨损是不可避免的,但我们了解磨损产生的机理,可将磨损减小到最低程度。农业机械零件的磨损分为粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损和微动磨损五大类,但是具体到一个实际的摩擦副中,可能有两种或两种以上的磨损类型存在,并且它们是相互影响相互作用的。下面我们对一些典型配合件的磨损机理进行介绍,以探讨如何减少农机零件的磨损。
1 缸套与活塞环的磨损
发动机的缸套与活塞环这对摩擦副中,经常发生粘着磨损、磨粒磨损和腐蚀磨损。特别是缸套的上止点附近,由于高温、高压,使缸套与活塞环处于干摩擦或边界摩擦状态,极易发生粘着磨损,严重时产生拉缸,即沿运动方向在缸套与活塞环表面产生不规则沟状条纹。
经过良好磨合及有效润滑,缸套与活塞环进入稳定磨损阶段,即氧化磨损,磨损率很小。稍有变化或润滑不良,就很容易从氧化磨损转化到粘着磨损。
新鲜空气进人缸套时将灰尘或外界硬物带入,或是润滑油中的杂质,磨下的金属磨屑,这些磨料造成缸套与活塞环的磨粒磨损。
由于燃油中含有硫分,燃烧后生成酸性氧化物S02 、S03和燃气中的水蒸气,在较低温度时生成硫酸,造成缸套的腐蚀磨损。
减少缸套与活塞环磨损可分两个阶段。第一阶段,要正确选择磨合参数,一般的原则是由低速到高速,逐级加载,加载如果过快,有可能造成拉缸事故。经过磨合后建立起来的粗糙度,直接决定了这对摩擦副的使用寿命。第二阶段,即正常运转期间应从以下几个方面进行:
(1)加强燃油和燃烧的管理。燃油质量对缸套磨损影响很大。燃油中含硫量大,引起缸套的腐蚀磨损,油中的灰分和杂质引起磨粒磨损。因此针对杂质多、灰分大、含硫高、豁度大的燃油,应进行分离、净化、加温等措施。
(2)保证良好的缸套润滑条件。根据农业机械上所配发动机的工况、燃油成分,选用适合的润滑油。含硫高的燃油,应选用碱性添加剂的机油。平时管理中,应注意机油的净化、过滤,使用一段时间后,应更换或补充新油。
(3)注意冷却水的温度控制。不能使冷却水的温度过高或过低,过低时发生硫酸腐蚀,过高时则油膜容易破坏,加剧磨损。
(4)注意配合间隙。缸套与活塞、活塞环之间的间隙应符合要求,活塞运动时的对中性应良好,否则易引起拉缸。
2 曲轴与轴承的磨损
曲轴颈与轴承受燃气的压力及活塞、连杆运动件的惯性力,这两种力都是成周期性变化的。因此,油膜厚度在轴承内不能保持恒定,在最小油膜厚度时局部压力值很高,为轴承平均压力的6~10倍,这样的过载,使油膜破坏,轴与轴承发生粘着磨损,甚至有烧坏轴承的危险。因受周期变化载荷的反复作用,轴承往往发生疲劳,产生龟裂,特别是薄壁轴承,这是常见的故障之一。
单边磨损、擦伤、疲劳剥落和熔化等均属于非正常磨损。粘着磨损会产生轴瓦的擦伤、撕裂以致熔化和咬死;磨粒磨损是由于硬质颗粒在轴瓦上拉出划痕或沟槽,以致大面积的擦伤;过载、过热和异物嵌入合金层会使轴瓦合金层疲劳强度降低产生裂纹,进而产生合金层片状剥落;机油变质、穴蚀和发动机上的散杂电流会使轴瓦腐蚀,而且腐蚀产物将成为磨粒引起磨损。
非正常磨损还会与轴、轴承的加工制造和装配质量有关,此外还受机座变形,轴承刚度不足的影响。据统计,在轴承故障的原因中,污物引起的占44.9%,安装不良造成的占13.4%,同轴度差异导致的占12.7%,润滑不良酿成的占10.8%,过载造成的占9.5%。从中可以看出,因维护管理不良造成的故障占65.2%。因此,在减少曲轴与轴承的磨损措施中,以加强轴与轴承的维护管理最为重要。
3 传动齿轮的磨损
传动齿轮发生的磨损有磨粒磨损、腐蚀磨损和表面疲劳磨损。齿轮传动时,是两种相同金属硬度直接接触,互相的压力达到200~280 MPa,要求在使用中保证良好的润滑,使齿轮工作面形成润滑油膜,才能避免齿轮工作的半干摩擦或干摩擦,以大大延长齿轮的使用寿命。对齿轮润 滑油的选择,直接关系到齿轮的使用寿命。
(1)使用规格标准的润滑油。润滑油要想正常的工 作,必须有合适的勃度,a度过低不能保证润滑要求,a度过高会增加齿轮的工作阻力。因此,在设计齿轮时就规定了规格标准的润滑油,在使用中,不要随意变动润滑油的规格。
(2)严格掌握冬季和夏季用油。拖拉机齿轮用润滑油,按季节不同,更换不同规格的润滑油,因为润滑油随外界条件(压力、温度)的改变,薪度会发生变化,所以,冬季
使用勃度低的润滑油,夏季使用赫度高的润滑油。
(3)对双曲线齿轮、曲线圆锥齿轮及螺旋齿轮、蜗轮传动齿轮,它们呈线、点接触,承受很大的负荷及很高的转速,并且既有滑动也有滚动,工作十分苛刻,所以说必须有良好的极压性能。
(4)要加足够的润滑油。各种型号拖拉机的齿轮箱,都规定润滑油最低和最高液面,工作中要严格按规定加足。如果润滑油不足,会影响油膜的形成。
(5)按保养周期更换润滑油。齿轮在工作过程中会有磨损产物进人润滑油中,外界的各种污染物质也会进人到润滑油中,使润滑油的颜色、戮度等指标发生变化,最后会使润滑油失去润滑作用,所以润滑油使用到了一定的程度,必须按制造厂规定,及时进行更换。
(6)装配时要注意:安装齿轮及轴系零件时,要保证齿轮孔与轴、齿轮端面与轴肩接触良好,齿轮轴与轴承、轴承与箱体孔配合处于过渡配合和小间隙配合,不能有较大配合间隙,要保证齿轮分度圆与轴承回转轴线的同轴度;两啮合齿轮轴线的平行度要高,特别要保证两轴线在垂直于两轴线形成的平面内的平行度误差,这个误差对齿轮的啮合质量影响更大;要保证两啮合齿轮在齿宽上的啮合长度,对于锥齿轮特别要注意调节小锥齿轮的轴向位置,使两锥齿轮在啮合时有正确的啮合位置和啮合印痕。
(7)拖拉机驾驶操作方法很重要,操作方法得当可有效防止拖拉机齿轮早期磨损损坏。在使用中要避免超负荷,特别是猛起步、猛轰油门、拐死弯、离合器分离不彻底、粗暴换挡等。
(8)在使用与维修中还要及时对齿轮进行正确的调整,锥形齿轮在工作中磨损后,将使圆锥齿轮副啮合时的相对位置发生变化,工作中需要定期检查调整,保证两齿间齿侧间隙及接触印痕正确,否则用调整的办法恢复。
除了上述讲的三对摩擦副之外,农机设备中存在着各种各样的磨损问题。因此,掌握摩擦磨损的基本知识,解决农业机械中各种磨损问题,对提高农业机械维修水平至关重要。