سایش و انواع آن در چرخ دنده‌ها
فهرست مطالب
سایش چیست؟
سایش یا wear ،فرسایش یک سطح جامد ناشی از تماس با سطحی دیگر است. این فرایند در اثر تماس مکانیکی دو سطح با یکدیگر رخ می‌دهد. سایش, عبارت است از کاهش تدریجی ماده از سطح جسمی که نسبت به جسم دیگر حرکت نسبی دارد. لذا از بین رفتن تدریحی سطوح فلزی در شرایط کاری, معمولا به پدیده سایش نسبت داده می شود. عواملی همچون متغيرهاي متالورژيكي نظير سختي، چقرمگي، ساختار ميكروسكوپي، تركيب شيميايي و همچنین مواد در حال تماس ( نظير ساينده‌ها و مشخصات آنها ) نوع و روش بارگذاري، سرعت، دما، زمان، خشونت سطحي، روانكاري و خوردگي بروی پدیده سایش تاثییر گذار هستند.
حال سوال این است که خوردگی چیست؟
خوردگی Corrosion فرایند طبیعی است که فلزات خالص شده را به اشکال پایدارتر شیمیایی مانند اکسید، هیدروکسید یا سولفید تبدیل می‌کند. خوردگی به‌طور کلی به صورت از بین رفتن مواد به علت واکنش با محیط تعریف می‌شود.
پدیده خوردگی طبق تعریف، واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی بین یک ماده، معمولاً یک فلز، و محیط اطراف آن میباشد که به تغییر خواص ماده منجر خواهد شد. پدیده خوردگی در تمامی دسته‌های اصلی مواد، شامل فلزات، سرامیک‌ها، پلیمرها و کامپوزیت‌ها اتفاق می‌افتد، اما وقوع آن در فلزات آنقدر شایع و فراگیر بوده و اثرات مخربی به جای می‌گذارد که هرگاه صحبت از خوردگی به میان می‌آید، ناخودآگاه خوردگی یک فلز به ذهن متبادر می‌شود.
و اما تفاوت سایش و خوردگی:
سایش و خوردگی در موارد مختلفی اعم از 1) نوع فرایند تشکیل، 2) آسیب رسانی، 3) سرعت و … با هم تفاوت دارند.
1) مهم‌ترین تفاوت این دو در ماهیت به‌وجود آمدنشان میباشد. درواقع خوردگی در اثر فرآیند شیمیایی یا الکتروشیمیایی میباشد اما سایش در اثر فرآیندی مکانیکی یا فیزیکی میباشد.
2) آسیب رسانی خوردگی و سایش در مواردی باهم متفاوت است. سایش فرآیندی مضر میباشد اگرچه در برخی موارد گفته شده است که سایش می‌تواند در مواردی مفید باشد (در ادامه به آن می‌پردازیم). اما خوردگی می‌تواند امکان تولید انرژی الکتریکی در باتری و حفاظت کاتدی از سازه‌های مختلف را داشته باشد.
3) خوردگی نسبت به سایش فرآیندی آهسته تر میباشد.
حال که دید کلی نسبت به این فرآیند پیدا کردیم به بررسی اختصاصی سایش در چرخدندهها می‌پردازیم:
از نظر یک کارشناس، زدوده شدن یکنواخت یا غیر یکنواخت فلزی از روی سطح دندانه چرخ دنده، همان سایش میباشد. به دلیل نامناسب بودن ضخامت لایه روغن، فلز با فلز به طور مستقیم تماس پیدا می‌کند و ذرات ساینده موجود در روغن می‌شکنند یا خراش پیدا میکنند. سایش به دلیل برخورد همین ذرات با دنده‌های گیربکس رخ می‌دهد.
تاثیر منفی سایش روی چرخ دنده‌ها:
پدیده سایش تاثیر منفی خود را روی دندانه‌ها می‌گذارد و باعث می‌شود ضخامت دندانه‌ها کاهش یابد و پروفیل آن دچار تغییر شکل شود. در نتیجه این تغییرات پروفیل دندانه حالت مطلوب خود را از دست می‌دهد و خواص مربوط به آن نیز از بین خواهند رفت. سایش همیشه شروعی برای ایجاد انواع دیگر شکست در چرخ دنده‌ها میباشد.
تاثیر مثبت سایش روی چرخ دنده‌ها:
جالب است بدانید سایش همیشه هم نمیتواند بد باشد ! در چرخ دنده‌هایی که باید به مدت نامعلوم و نامحدودی با سرعت بالای خود کار کنند، سایش یک پدیده لازم الاجرا میباشد. سایش همیشه هم نامطلوب نیست و می‌تواند اثرات مثبتی از خود به جای بگذارد.
مثلا مقدار بسیار کمی از آن سبب می‌شود دندانه‌هایی که با هم درگیر هستند اصلاح شوند.
پدیده‌ی سایش چه زمانی باعث آسیب می‌شود؟
هنگامی که دندانه چرخ دنده‌ی یک گیربکس صنعتی ساییده می‌شود، در ادامه ضخامت آن نیز کاهش می‌یابد. با کاهش ضخامت در دندانه‌های گیربکس مقاومت خمشی آن نیز کاهش یافته و موجب آغاز درگیری می‌شود. با شروع درگیری ضربات زیادی بر دندانه وارد می‌شود که ممکن است در صورت ادامه آن باعث شکستن دندانه شود و در نتیجه دندانه کنده خواهد شد. به علاوه وقتی پروفیل دندانه تغییر کند و دیگر ماهیت خود را نداشته باشد، تنش در بعضی نقاط روی سطح دندانه متمرکز می‌شود که ممکن است باعث کنده شدن یا شکستن دندانه شود.
شایع‌ترین نوع سایش در چرخدندهها:
حرارت بیش از حد باعث می‌شود لایه روغن به صورت موضعی دچار شکستگی شود. این حرارت سبب می‌شود فلز با فلز تماس پیدا کرده و به شکل یک جوش یا پارگی در بیاید که به آن سایش scuffing می‌گویند.
روش‌های جلوگیری از سایش:
1) استفاده از روغن با کیفیت و خوب با ویسکوزیته مناسب
2) افزایش سختی چرخدندهها
3) پرداخت خوب سطح دندانه
و…
انواع سایش در چرخدندهها:
سایش عادی:
ساختار آثار ایجاد شده روی سطح جانبی دیواره‌ی 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 دیواره‌ی جانبی دندانه صاف و اغلب براق می‌شود. سایش عادی بر عمر و عملکردگیربکس اثر نمی‌گذارد.
سایش ساینده:
سطح جانبی دندانه چرخدنده 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.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 چرخدنده ها دارند. این نوع از سایش می‌تواند از لحاظ عملکردی هم در کارکرد گیربکس های صنعتی تاثیرگذار باشد.
سایش تداخلی:
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. وجود خطا در هندسه‌ی دندانه‌ها یا نصب چرخدندهها 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.
سایش خراشیدگی:
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 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.
خراشیدگی ناشی از بار زیاد:
تورفتگی های خطی در جهت حرکت لغزشی دندانه‌های چرخدندهها 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 چرخدندهها اتفاق می‌افتد. این نوع خراشیدگی بیانگر بارگذاری بیش از حد در برخی نواحی سطح جانبی دندانه‌های چرخدنده میباشد. ذرات خارجی کوچک و قله‌های زبری سطح دندانه مقابل وارد سطح جانبی دندانه شده، و در اثر حرکت لغزشی، فرورفتگی‌های شیار مانندی را ایجاد میکنند که به نوبه خود، حین درگیری، سبب ایجاد خراشیدگی بر روی سطوح جانبی دندانه چرخ دنده مقابل نیز میگردد.
دیدگاهتان را بنویسید
تاکنون دیدگاهی در این مطلب ارسال نشده!