ลักษณะความเสียหายของเฟืองตัวหนอน — การสึกหรอ การเป็นหลุม และการแตกหักของฟันเฟือง
คู่มือการวินิจฉัยภาคสนาม อธิบายลักษณะของความผิดปกติแต่ละอย่างที่มองเห็นได้ผ่านช่องตรวจสอบ เสียงที่เกิดขึ้นกับมอเตอร์ และสาเหตุของความผิดปกติ ก่อนที่คุณจะเปลี่ยนเฟืองตัวหนอน
ความเสียหายของเฟืองตัวหนอนเกือบทุกครั้งเกิดจาก 5 รูปแบบหลัก ได้แก่ การสึกหรอแบบเสียดสี (ค่อยเป็นค่อยไป เกิดจากฝุ่น) การสึกหรอแบบยึดติดหรือการขูดขีด (เกิดขึ้นอย่างฉับพลัน เกิดจากสารหล่อลื่น) การเกิดหลุม (ความล้าจากความเครียดแบบวงจร พัฒนาขึ้นในระยะเวลาหลายพันชั่วโมง) การเสียรูปพลาสติก (การรับน้ำหนักเกิน เกิดขึ้นในเวลาไม่กี่วินาที) และการแตกหักของฟันเฟือง (ขั้นสุดท้าย มักเกิดขึ้นโดยไม่คาดคิด) แต่ละรูปแบบจะทิ้งร่องรอยที่แตกต่างกันไว้บนพื้นผิวของเฟืองตัวหนอน การอ่านร่องรอยเหล่านั้นอย่างถูกต้องในระหว่างการตรวจสอบตามแผนคือสิ่งที่ทำให้การซ่อมแซมเชิงป้องกัน 30 นาทีแตกต่างจากการซ่อมแซมฉุกเฉิน 6 ชั่วโมง การเปลี่ยนชิ้นส่วนโดยไม่วินิจฉัยรูปแบบความเสียหายเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้ระบบขับเคลื่อนเดียวกันนี้เสียอีกครั้งในอีกสามเดือนต่อมา
ตรวจสอบวินิจฉัยก่อน แล้วค่อยเปลี่ยนทีหลัง
ความเสียหายของเฟืองตัวหนอนส่วนใหญ่ที่เราได้รับคำขอให้ตรวจสอบนั้นมีลักษณะร่วมกันอย่างหนึ่ง คือ ชิ้นส่วนนั้นเคยถูกเปลี่ยนไปแล้วครั้งหนึ่ง และระบบขับเคลื่อนเดิมก็เกิดความเสียหายอีกครั้งในช่วงเวลาใกล้เคียงกัน ทีมซ่อมบำรุงระบุชิ้นส่วนที่เสีย เปลี่ยนเป็นชิ้นใหม่ และถือว่าปัญหาจบลงแล้ว หกถึงสิบสองเดือนต่อมา เฟืองตัวหนอนตัวใหม่ก็แสดงรูปแบบการสึกหรอแบบเดียวกันกับตัวที่เสีย นั่นไม่ใช่ปัญหาคุณภาพของชิ้นส่วน แต่เป็นปัญหาการวินิจฉัยที่ผิดพลาด
ความเสียหายของเฟืองตัวหนอนทุกครั้งจะทิ้งร่องรอยไว้บนพื้นผิวฟัน รูปแบบ ตำแหน่ง และความลึกของความเสียหายจะบอกคุณว่ากลไกทางกายภาพใดเป็นสาเหตุของความเสียหาย เมื่อคุณทราบกลไกแล้ว คุณสามารถแก้ไขสาเหตุที่แท้จริง (เช่น การรับน้ำหนักเกิน การใช้สารหล่อลื่นผิดประเภท การปนเปื้อน การจัดแนวที่ไม่ถูกต้อง การสั่นสะเทือน) แทนที่จะเปลี่ยนชิ้นส่วนซ้ำๆ บทความนี้จะอธิบายถึงโหมดความเสียหายทั้งห้าแบบที่ครอบคลุมความเสียหายของเฟืองตัวหนอนเกือบทั้งหมด ลักษณะของแต่ละแบบเมื่อตรวจสอบบนพื้นผิวฟัน สิ่งที่ผู้ปฏิบัติงานมักรายงานก่อนเกิดความเสียหาย และการแก้ไขที่ถูกต้อง
โหมด 1 — การสึกหรอแบบขัดถู
การสึกหรอแบบเสียดสีเป็นรูปแบบความเสียหายของเฟืองตัวหนอนที่ช้าที่สุดและคาดการณ์ได้มากที่สุด อนุภาคแข็งในสารหล่อลื่น ซึ่งโดยทั่วไปคือฝุ่นละออง เศษจากการเจียร เศษออกไซด์จากการใช้งานครั้งแรก หรือการปนเปื้อนจากซีลน้ำมันที่ฉีกขาด จะผ่านเข้าไปในบริเวณสัมผัสระหว่างเฟืองตัวหนอนกับล้อ และทำให้พื้นผิวทั้งสองเป็นรอย ล้อบรอนซ์จะเสียหายมากกว่าเฟืองตัวหนอนเหล็ก เนื่องจากบรอนซ์เป็นวัสดุที่อ่อนกว่า
ด้านข้างของฟันเฟืองแสดงรอยขีดข่วนขนานกันตามทิศทางการเลื่อน สม่ำเสมอทั่วทั้งด้านข้างที่ใช้งาน โดยไม่มีรอยบุ๋มหรือรอยแตก โปรไฟล์ของฟันเฟืองค่อยๆ บางลง ซึ่งสามารถวัดได้จากการเพิ่มขึ้นของระยะห่างระหว่างฟันเฟืองที่ขอบล้อหนอนในช่วงหลายเดือนของการใช้งาน
ข้อร้องเรียนจากผู้ประกอบการ: “เกียร์เริ่มมีเสียงดังขึ้น” — อาการนี้มักเกิดขึ้นภายใน 3-6 เดือนก่อนที่จะเสีย เสียงดังขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเปลี่ยนทิศทางการรับน้ำหนัก และระยะเวลาการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเกียร์สั้นลงเนื่องจากน้ำมันเกียร์เปลี่ยนสีคล้ำเร็วกว่าปกติ
สาเหตุหลัก: ซีลกันน้ำมันฉีกขาดทำให้ฝุ่นเข้าไป สภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นมากและการออกแบบซีลที่ไม่เหมาะสม การปนเปื้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการเติมน้ำมัน หรือการไม่เปลี่ยนถ่ายน้ำมันเครื่องทำให้เศษสึกหรอสะสม ในกรณีที่พบได้น้อยกว่า การสึกหรอแบบเสียดสีเกิดจากอนุภาคที่เกิดขึ้นในช่วงแรกของการใช้งานซึ่งไม่ถูกดักจับโดยปลั๊กแม่เหล็กหรือตัวกรอง
มาตรการแก้ไข: ถ่ายน้ำมันเกียร์และล้างอ่างน้ำมันเกียร์ เปลี่ยนซีลที่ฉีกขาด ปรับปรุงการออกแบบซีล (ซีลแบบริมฝีปากบวกซีลกันฝุ่น หรือซีลแบบเขาวงกตสำหรับงานที่มีฝุ่นมาก) ติดตั้งปลั๊กถ่ายน้ำมันแบบแม่เหล็กหากยังไม่ได้ติดตั้ง ติดตั้งวาล์วเก็บตัวอย่างน้ำมันและเริ่มโปรแกรมวิเคราะห์น้ำมัน เปลี่ยนเฟืองตัวหนอนหากระยะห่างที่วัดได้เกิน 50 เปอร์เซ็นต์ของข้อกำหนดเดิม การสึกหรอเกินกว่าจุดนั้นจะทำให้รูปทรงฟันเฟืองเดิมเสียไปและเร่งให้เกิดความเสียหาย
โหมด 2 — การสึกหรอและการขูดขีดของกาว
การสึกหรอแบบยึดติด เมื่อรุนแรงจะกลายเป็นการขูดขีด ซึ่งบางครั้งเรียกว่ารอยขีดข่วน ในขณะที่การสึกหรอแบบเสียดสีจะค่อยๆ เกิดขึ้นทีละน้อยเป็นเวลาหลายเดือน แต่การขูดขีดจะเกิดขึ้นในเวลาเพียงไม่กี่วินาที ฟิล์มหล่อลื่นจะแตกตัว เฟืองตัวหนอนและล้อเฟืองตัวหนอนจะสัมผัสกันโดยตรงระหว่างโลหะกับโลหะภายใต้แรงดันสูง ความร้อนจากการเสียดสีจะเชื่อมโลหะเป็นหย่อมเล็กๆ เข้าด้วยกัน และรอยเชื่อมเหล่านั้นจะฉีกขาดออกจากกันในการหมุนครั้งต่อไป ผลที่ได้คือความเสียหายที่หยาบ ฉีกขาด และเป็นรอยเปื้อน ซึ่งดูไม่เหมือนกับพื้นผิวฟันที่ขัดเงาของเฟืองตัวหนอนที่อยู่ในสภาพดีเลย
ด้านข้างของฟันเฟืองแสดงร่องรอยเป็นเส้นๆ สีด้านๆ ที่เห็นได้ชัดเจนตามทิศทางการเลื่อน บริเวณที่เสียหายมักมีสีเปลี่ยนไป เช่น สีฟ้าหรือสีเทาด้านๆ เนื่องจากการเกิดความร้อนเฉพาะจุด ความเสียหายมักเกิดขึ้นใกล้ปลายหรือโคนฟันเฟืองซึ่งมีความเร็วในการเลื่อนสูงที่สุด หรือที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของหน้าฟันเฟืองหากคู่เฟืองไม่ตรงแนว เมื่อมองผ่านกล้องจุลทัศน์ พื้นผิวจะดูเหมือนฉีกขาดและเปื้อนมากกว่าเป็นรอยขีดข่วน
ข้อร้องเรียนจากผู้ประกอบการ: อุณหภูมิในเรือนเกียร์พุ่งสูงขึ้นอย่างฉับพลัน มักเกิดขึ้นภายในไม่กี่ชั่วโมงหลังจากสตาร์ทเครื่องยนต์ มีกลิ่นไหม้จากน้ำมันร้อนจัด เครื่องยนต์อาจดับขณะรับภาระปกติ เมื่อผู้ใช้งานสังเกตเห็น ความเสียหายก็เกิดขึ้นแล้ว
สาเหตุหลัก: ความหนืดของสารหล่อลื่นไม่เหมาะสม (เหลวเกินไปสำหรับอุณหภูมิการทำงาน) ระดับน้ำมันต่ำทำให้เฟืองตัวหนอนทำงานโดยแห้งบางส่วนเมื่อสตาร์ทเครื่องเย็น การรับภาระเกินพิกัดอย่างรุนแรงจนทำให้ฟิล์มไฮโดรไดนามิกแตก หรือ — ในรุ่นเก่า — การใช้งานครั้งแรกโดยไม่ใช้น้ำมันสำหรับใช้งานครั้งแรกที่มีสารป้องกันการสึกหรอที่เหมาะสม การสึกหรอที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของหน้าสัมผัสเกือบทุกครั้งหมายความว่าการเยื้องศูนย์ระหว่างเพลาเฟืองตัวหนอนกับแกนเฟืองตัวหนอนมากกว่าค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน 0.0005 นิ้วต่อนิ้ว
มาตรการแก้ไข: เปลี่ยนทั้งเฟืองตัวหนอนและเฟืองตัวหนอน — ความเสียหายจากการเสียดสีกับชิ้นส่วนใดชิ้นส่วนหนึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนที่ประกบกันเสียหายอย่างรวดเร็วเมื่อเครื่องกลับมาทำงานอีกครั้ง ตรวจสอบเกรดของสารหล่อลื่นเทียบกับอุณหภูมิการทำงานจริง เปลี่ยนจากน้ำมันแร่เป็นน้ำมันสังเคราะห์ PAO หากอุณหภูมิในอ่างน้ำมันเกิน 80 องศาเซลเซียสก่อนเกิดความเสียหาย ตรวจสอบระดับน้ำมันเทียบกับทิศทางการติดตั้งจริง ตรวจสอบความตั้งฉากของเพลากับแกนด้วยเครื่องวัดความตั้งฉากก่อนประกอบใหม่ หากการใช้งานเกินกำลังเป็นสาเหตุ ให้แก้ไขที่การใช้งาน — อย่าเพียงแค่เปลี่ยนชิ้นส่วน
โหมด 3 — การเกิดหลุม
การเกิดหลุมบนผิวฟันเกิดจากความล้าจากแรงกดสัมผัส โดยจะเกิดเป็นหลุมเล็กๆ บนผิวฟันเนื่องจากแรงกดสัมผัสแบบวนซ้ำทำให้เกิดรอยแตกใต้ผิวจนกระทั่งโลหะระหว่างรอยแตกกับผิวฟันหลุดออก หลุมแต่ละหลุมเป็นผลมาจากแรงกดสัมผัสหลายล้านรอบ โดยทั่วไปแล้วเฟืองตัวหนอนมักเกิดหลุมบนล้อบรอนซ์มากกว่าเฟืองตัวหนอนเหล็ก เพราะล้อบรอนซ์รับแรงกดสัมผัสต่อรอบใกล้เคียงกับเฟืองตัวหนอน แต่เนื่องจากวัสดุที่อ่อนกว่าจึงได้รับความเสียหายจากแรงกดสัมผัสมากกว่าในแต่ละรอบ
บริเวณด้านข้างของฟันเฟืองมักมีหลุมเล็กๆ รูปทรงกลมหรือวงรี กระจายอยู่ทั่วบริเวณสัมผัส โดยทั่วไปมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 ถึง 3 มิลลิเมตร การเกิดหลุมในระยะเริ่มต้นอาจคงที่เมื่อจุดที่นูนขึ้นถูกขัดออกและแรงกดกระจายตัวใหม่ การเกิดหลุมอย่างต่อเนื่องบ่งชี้ว่าความเค้นสัมผัสยังคงสูงเกินไป
ข้อร้องเรียนจากผู้ประกอบการ: การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปตลอดระยะเวลาการใช้งานหลายพันชั่วโมง การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแสดงให้เห็นถึงแอมพลิจูดที่สูงขึ้นที่ความถี่การทำงานของเฟืองตัวหนอนและฮาร์โมนิกส์ ระบบขับเคลื่อนยังคงทำงานได้ แต่ผู้ใช้งานอธิบายว่ามัน "ฝืด" หรือ "มีเสียงดัง"
สาเหตุหลัก: ความเค้นสัมผัสที่เกินขีดจำกัดความทนทานต่อความล้าของวัสดุล้ออย่างต่อเนื่อง มักหมายความว่าการใช้งานนั้นทำให้ระบบขับเคลื่อนทำงานหนักกว่าที่คาดการณ์ไว้ในข้อกำหนดเดิม เช่น แรงบิดเอาต์พุตเพิ่มขึ้น รอบการทำงานยาวนานขึ้น หรือวัสดุล้อถูกกำหนดไว้ที่ช่วงล่างของช่วงความแข็งแรงที่อนุญาต ล้อเก่าอาจเกิดการสึกกร่อนจากการสะสมรอบการใช้งาน แม้ว่าจะรับน้ำหนักได้อย่างถูกต้องก็ตาม เนื่องจากล้อเหล่านั้นถึงจุดสิ้นสุดของอายุการใช้งานแล้ว
มาตรการแก้ไข: การเกิดรอยสึกกร่อนเล็กน้อยในช่วงเริ่มต้น (น้อยกว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่สัมผัส) มักเป็นปรากฏการณ์ปกติในช่วงการใช้งานครั้งแรก และจะคงที่หลังจากใช้งานไประยะหนึ่งแล้ว แต่หากเกิดรอยสึกกร่อนมากขึ้น (มากกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่สัมผัส และเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ในแต่ละรอบการตรวจสอบ) จำเป็นต้องแก้ไข ทางเลือกได้แก่ ลดกำลังการใช้งาน เปลี่ยนไปใช้วัสดุล้อที่แข็งแรงกว่า (เช่น บรอนซ์หล่อแบบเหวี่ยงแทนการหล่อแบบทราย หรือบรอนซ์อะลูมิเนียมแทนบรอนซ์ฟอสฟอรัส) หรือเปลี่ยนไปใช้เฟรมขนาดใหญ่ขึ้น การเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เกิดรอยสึกกร่อนด้วยชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติเดียวกัน จะทำให้เกิดความเสียหายแบบเดียวกันภายในระยะเวลาการใช้งานที่ใกล้เคียงกัน
โหมด 4 — การเสียรูปพลาสติก
การเสียรูปทรงแบบพลาสติกเป็นความเสียหายจากการรับน้ำหนักเกินที่ไม่ได้ทำให้ฟันหัก แต่ทำให้ฟันเสียรูปทรงอย่างถาวร เนื่องจากบรอนซ์มีความอ่อนกว่า จึงเสียรูปทรงก่อนเหล็ก ในขณะที่การเกิดหลุมต้องใช้เวลาหลายพันชั่วโมงจึงจะเกิดขึ้น การเสียรูปทรงแบบพลาสติกสามารถเกิดขึ้นได้จากการกระแทกเพียงครั้งเดียว เช่น การติดขัดอย่างกะทันหัน กระแสไฟเกินชั่วขณะของมอเตอร์ หรือการกระแทกที่ปลายสุดของตัวกำหนดตำแหน่ง
ด้านข้างของฟันแสดงให้เห็นโลหะที่ไหลเยิ้ม — พื้นผิวใช้งานจะยุบลงเล็กน้อย โดยโลหะที่เคลื่อนตัวจะถูกดันขึ้นที่ปลายหรือโคนฟัน ทำให้เกิดเป็นขอบเล็กๆ บางครั้งเรียกว่า "การรีด" ของพื้นผิวฟัน รูปทรงเดิมของฟันไม่ปรากฏให้เห็นอีกต่อไป การวัดระยะห่างระหว่างฟันแสดงค่าที่ไม่สม่ำเสมอทั่วทั้งล้อ — ฟันบางซี่วัดได้ปกติ ในขณะที่บางซี่วัดได้แน่นเกินไปเนื่องจากการเสียรูปทำให้ระยะห่างของฟันเปลี่ยนไป
ข้อร้องเรียนจากผู้ประกอบการ: โดยทั่วไปแล้ว การสึกหรอจะเกิดขึ้นหลังจากเหตุการณ์ที่ทราบสาเหตุ เช่น ระบบขับเคลื่อนหยุดทำงาน กระแสไฟเกิน หรืออุบัติเหตุ บางครั้งอาจไม่มีการร้องเรียนใดๆ จนกระทั่งการตรวจสอบตามปกติครั้งต่อไปพบว่าลักษณะฟันเฟืองไม่สม่ำเสมอ ระบบขับเคลื่อนอาจยังคงทำงานต่อไปได้เนื่องจากจำนวนฟันและอัตราทดเกียร์ไม่ได้เปลี่ยนแปลง แต่รูปแบบการเข้าคู่กันไม่สม่ำเสมอและจะทำให้เกิดการสึกหรอเร็วขึ้น
สาเหตุหลัก: แรงกระแทกที่เกินกำลังรับน้ำหนักของทองแดง สถานการณ์ทั่วไป ได้แก่: โหลดของเครื่องยกติดขัดกับสิ่งกีดขวางอย่างกะทันหัน; สายพานลำเลียงติดขัดแล้วมอเตอร์พยายามดึงออกด้วยแรงบิดสูงสุด; แอคชูเอเตอร์ชนกับตัวหยุดแข็งโดยไม่มีตัวหยุดอ่อนในระบบควบคุม; วินช์ที่สายเคเบิลติดขัดแล้วหลุดออกอย่างกะทันหัน ค่าตัวประกอบการใช้งานที่ออกแบบไว้มีจุดประสงค์เพื่อรองรับภาระเกินพิกัดในระดับปานกลางเท่านั้น ไม่สามารถทนต่อภาระชั่วคราวที่มากกว่าค่าปกติหลายเท่าได้
มาตรการแก้ไข: เปลี่ยนเฟืองตัวหนอน — ฟันเฟืองที่เสียรูปจะไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ ตรวจสอบเพลาตัวหนอนว่ามีรูปแบบเดียวกันหรือไม่ และเปลี่ยนหากได้รับผลกระทบ ที่สำคัญที่สุดคือ ต้องพิจารณาการใช้งานให้เหมาะสม: ติดตั้งตัวจำกัดแรงบิด ระบบตัดการทำงานเมื่อกระแสเกินแบบอิเล็กทรอนิกส์ ตัวหยุดการทำงานแบบนุ่มนวลในซอฟต์แวร์ควบคุม หรือฟิวส์เชิงกล เช่น สลักนิรภัย เหตุการณ์โอเวอร์โหลดครั้งต่อไปจะทำให้ชิ้นส่วนใหม่เสียรูปในลักษณะเดียวกัน
โหมด 5 — ฟันหัก
การแตกหักของฟันเฟืองเป็นความเสียหายขั้นสุดท้าย กล่าวคือ ฟันเฟืองหนึ่งซี่หรือมากกว่านั้นแตกหัก ทำให้ระบบขับเคลื่อนหยุดทำงานหรือทำงานไม่ราบรื่นเนื่องจากฟันเฟืองที่แตกหักกระเด็นอยู่ภายในกล่องเกียร์ กลไกที่ทำให้เกิดการแตกหักมีสองอย่าง ได้แก่ ความล้าจากการดัดงอ (เกิดขึ้นช้าๆ ตามรอบการใช้งานสะสม) และการแตกหักจากการรับน้ำหนักเกิน (เกิดขึ้นฉับพลัน ตามการรับน้ำหนักมากเกินไปเพียงครั้งเดียว)
การแตกหักจากความล้าจากการดัดงอแสดงให้เห็นพื้นผิวการแตกหักที่มีสองโซนที่แตกต่างกัน: บริเวณเรียบที่มีรอยโค้งคล้ายชายหาดซึ่งรอยแตกค่อยๆ ขยายตัวทีละรอบ และบริเวณขรุขระซึ่งเป็นการแตกหักที่ไม่เสถียรขั้นสุดท้ายที่เกิดขึ้นในรอบการรับแรงเพียงครั้งเดียว โดยทั่วไปแล้ว รอยแตกจะเริ่มต้นที่บริเวณโคนฟันด้านที่รับแรง ซึ่งเป็นบริเวณที่ความเค้นดัดงอเข้มข้น ฟันหลายซี่มักแสดงความเสียหายที่คล้ายกันในระยะต่างๆ ของการขยายตัวของรอยแตก
การแตกหักจากการรับน้ำหนักเกินจะแสดงให้เห็นพื้นผิวการแตกหักที่หยาบเพียงด้านเดียวโดยไม่มีรอยคลื่น มักจะมีเพียงฟันซี่เดียวที่แตกหัก การแตกหักอาจเกิดขึ้นตามเส้นทางอื่นที่ไม่ใช่บริเวณรากฟัน หากการรับน้ำหนักเกินทำให้เกิดแรงเค้นที่ผิดปกติ เช่น ฟันอาจแตกตามความกว้างของหน้าฟันหากมีวัตถุแปลกปลอมติดอยู่ในช่องว่างของฟัน
ข้อร้องเรียนจากผู้ประกอบการ: สำหรับความล้าจากการดัดงอ จะเกิดการสั่นสะเทือนในลักษณะเดียวกับการเกิดรอยบุ๋ม โดยจะจบลงด้วยเสียงดังฉับพลันและการหยุดทำงาน ส่วนการแตกหักจากการรับน้ำหนักเกิน จะมีเสียงดังปังตามด้วยการหยุดทำงาน ซึ่งมักเกิดขึ้นในขณะที่เกิดการรับน้ำหนักเกิน
สาเหตุหลัก: สำหรับความล้าจากการดัดงอ เกิดจากการรับน้ำหนักเกินเรื้อรังแบบเดียวกันกับที่ทำให้เกิดการผุกร่อน เพียงแต่เกิดขึ้นในเส้นทางของแรงที่แตกต่างกัน บริเวณโคนฟันจะถูกรับแรงดึงในทุกรอบ หากแรงดึงนั้นเกินขีดจำกัดความทนทานต่อความล้าของวัสดุบรอนซ์ ในที่สุดรอยแตกก็จะเริ่มเกิดขึ้น สำหรับการแตกหักจากการรับน้ำหนักเกิน เกิดจากเหตุการณ์ชั่วคราวเพียงครั้งเดียว เช่นเดียวกับกรณีการเสียรูปพลาสติก แต่มีแรงกระทำสูงพอที่จะทำให้ฟันหักแทนที่จะแค่บิดงอ
มาตรการแก้ไข: เปลี่ยนเฟืองตัวหนอนและล้อเฟืองตัวหนอนพร้อมกัน — ฟันเฟืองที่หักจะทำให้เกิดเศษโลหะซึ่งเกือบจะแน่นอนว่าจะทำให้พื้นผิวเกลียวของเฟืองตัวหนอนเสียหาย ถ่ายน้ำมันเกียร์ ล้าง และเติมใหม่เพื่อกำจัดเศษวัสดุที่แตกหัก ตรวจสอบตัวเรือนว่ามีร่องรอยความเสียหายจากการกระแทกหรือไม่ แก้ไขปัญหาในลักษณะเดียวกับกรณีการเสียรูปพลาสติก การเพิ่มความกว้างของหน้าล้อเฟือง การใช้โมดูลที่ใหญ่ขึ้น หรือการใช้บรอนซ์ที่แข็งแรงกว่า (บรอนซ์อะลูมิเนียม) จะช่วยเพิ่มขีดจำกัดความล้าจากการดัดงอหากสาเหตุเกิดจากการใช้งานซ้ำๆ เป็นเวลานาน
ข้อมูลอ้างอิงฉบับย่อ — การวินิจฉัยโรคโดยสังเขป
เมื่อคุณถอดฝาครอบตรวจสอบออกและดูที่ฟันเฟืองตัวหนอนแล้ว ความเสียหายที่มองเห็นได้มักจะบ่งชี้ว่าความล้มเหลวอยู่ในหนึ่งในห้าโหมดภายในไม่กี่วินาที ด้านล่างนี้คือเมทริกซ์อ้างอิงภาคสนามที่ลูกค้าฝ่ายซ่อมบำรุงของเราพิมพ์และติดไว้ด้านในฝาปิดกล่องเครื่องมือ
เมื่อทีมซ่อมบำรุงส่งเฟืองตัวหนอนที่ชำรุดมาให้เราและขอเปลี่ยน เราจะขอรูปถ่ายสองรูปก่อนที่จะตกลงส่งอะไรไปให้เสมอ ได้แก่ ภาพด้านข้างของฟันที่สึกหรอภายใต้แสงสว่างที่ดี และภาพพื้นผิวรอยแตกของฟันหากมีฟันหายไป ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ของกรณี รูปถ่ายจะเผยให้เห็นลักษณะความเสียหายที่ชี้ไปที่ปัญหาการใช้งานโดยรวม ไม่ใช่ปัญหาที่ชิ้นส่วน การส่งเฟืองตัวใหม่โดยไม่วินิจฉัยสาเหตุรับประกันได้ว่าชิ้นส่วนที่เปลี่ยนใหม่จะเสียในลักษณะเดียวกัน การใช้เวลา 10 นาทีในการถ่ายภาพชิ้นส่วนที่เสียก่อนทิ้งเป็นการประกันที่ถูกที่สุดเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายแบบเดียวกันอีก
การสอบสวนความล้มเหลวที่เกิดขึ้นจริง 3 ครั้ง
การตรวจสอบที่ 1 — ความล้มเหลวของเครื่องป้อนชิ้นงานปั๊มขึ้นรูปของเกาหลี ความล้มเหลวของล้อหมุนซ้ำ
โรงงานปั๊มขึ้นรูปรายงานความเสียหายของเฟืองตัวหนอนในระบบป้อนขดลวดทุกๆ ประมาณ 4,000 ชั่วโมง – ต้องเปลี่ยนถึง 3 ครั้งใน 18 เดือน ภาพถ่ายของความเสียหายครั้งล่าสุดแสดงให้เห็นโลหะที่ไหลออกมาบริเวณปลายฟันและระยะห่างที่ไม่สม่ำเสมอรอบๆ เฟือง การวินิจฉัย: การเสียรูปพลาสติกจากการกระแทกซ้ำๆ เมื่อระบบป้อนขดลวดชนกับตัวหยุดเชิงกล ระบบขับเคลื่อนเดิมถูกออกแบบมาเพื่อแรงบิดคงที่ขณะทำงานโดยไม่ได้คำนึงถึงแรงกระแทกขณะหยุด วิธีแก้ปัญหา: ติดตั้งฟังก์ชันหยุดแบบนุ่มนวลทางอิเล็กทรอนิกส์ในระบบควบคุมเครื่องปั๊มเพื่อลดความเร็วของระบบป้อนขดลวดก่อนที่จะสัมผัสกับตัวหยุดเชิงกล ด้วยระบบควบคุมใหม่นี้ เฟืองตัวถัดไปใช้งานได้ถึง 28,000 ชั่วโมงก่อนที่จะต้องเปลี่ยนตามปกติ – ดีขึ้นถึง 7 เท่าโดยไม่ต้องเปลี่ยนชิ้นส่วนอื่นนอกจากตัวเฟืองเอง
การตรวจสอบที่ 2 — เครื่องผสมอาหารญี่ปุ่น พบรอยขีดข่วนภายในเดือนแรก
ผู้ผลิตอุปกรณ์เภสัชกรรมรายหนึ่งรายงานความเสียหายจากการขูดขีดบนเฟืองตัวหนอนของชุดขับเครื่องผสมสแตนเลสภายใน 600 ชั่วโมงหลังการใช้งาน ภาพถ่ายแสดงให้เห็นรอยเส้นสีด้านที่กระจุกตัวอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของหน้าเฟือง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการจัดแนวที่ไม่ถูกต้อง การวินิจฉัย: ชุดขับได้รับการจัดแนวจากโรงงานโดยติดตั้งบนแท่นยึดแบบเรียบ แต่ลูกค้าติดตั้งบนโครงฐานที่บิดเบี้ยวเล็กน้อย สภาพการเบี่ยงเบน 0.0008 นิ้วต่อนิ้ว เกินกว่าค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ 0.0005 นิ้วต่อนิ้ว แรงกดที่กระจุกตัวอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของหน้าเฟืองทำให้ฟิล์มน้ำมันแตกตัวเฉพาะจุดและเกิดการขูดขีดอย่างรวดเร็ว วิธีแก้ปัญหา: ปรับระดับโครงฐานให้เรียบตามค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ เปลี่ยนเฟืองตัวหนอนและเฟืองตัวหนอนคู่ที่เสียหาย และชุดขับที่ประกอบใหม่ก็ทำงานได้ตามปกติโดยไม่มีปัญหาเพิ่มเติม บทเรียน: ต้องตรวจสอบการจัดแนวหลังจากที่ติดตั้งชุดเกียร์เข้ากับพื้นผิวการติดตั้งจริงแล้ว ไม่ใช่ในโรงงานก่อนการจัดส่ง
การตรวจสอบที่ 3 — โรงงานปูนซีเมนต์เวียดนาม การกัดกร่อนแบบลุกลาม
ผู้ผลิตปูนซีเมนต์รายงานว่าพบการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปในระบบขับเคลื่อนสายพานลำเลียงสารละลายในช่วงระยะเวลา 14 เดือน โดยพบการสึกหรอเป็นหลุมเป็นบ่อที่วัดได้ระหว่างการตรวจสอบตามแผน ภาพถ่ายแสดงให้เห็นว่าประมาณ 8 เปอร์เซ็นต์ของแถบสัมผัสถูกปกคลุมด้วยหลุมขนาดเล็กในช่วงขนาด 1 ถึง 2 มิลลิเมตร การวินิจฉัย: การสึกหรอเป็นหลุมเป็นบ่อจากความเค้นสัมผัสที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง บ่งชี้ถึงการรับน้ำหนักเกินเรื้อรัง การตรวจสอบพบว่าสายพานลำเลียงได้ลำเลียงวัสดุมากกว่าข้อกำหนดปริมาณการผลิตเดิมถึง 18 เปอร์เซ็นต์ต่อชั่วโมง — ผู้ปฏิบัติงานได้เพิ่มความเร็วสายการผลิตเพื่อให้บรรลุเป้าหมายการผลิตที่แก้ไขแล้วโดยไม่ได้ปรับกำลังขับเคลื่อนใหม่ วิธีแก้ปัญหา: กลับไปใช้ปริมาณการผลิตตามข้อกำหนดเดิมและใช้งานระบบขับเคลื่อนจนกว่าจะถึงกำหนดเปลี่ยนเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน หรืออัพเกรดเฟืองตัวหนอนเป็นอะลูมิเนียมบรอนซ์ (CuAl10Fe5Ni5) สำหรับระดับปริมาณการผลิตใหม่ ลูกค้าเลือกการอัพเกรด และระบบขับเคลื่อนที่ซ่อมแซมใหม่ได้ใช้งานมาแล้วกว่า 2 ปีโดยไม่มีการสึกหรอเป็นหลุมเป็นบ่อเพิ่มขึ้นอีก
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: ฉันจะแยกแยะความเสียหายจากการกัดกร่อนและการเกิดหลุมได้อย่างไร?
หลุมกัดกร่อนมีลักษณะเป็นวงกลมหรือวงรีโดยประมาณ อยู่ภายในบริเวณสัมผัสที่ใช้งานอยู่บนด้านข้างของฟันเฟือง และจะกระจุกตัวอยู่บริเวณที่มีความเค้นสัมผัสสูงสุด ความเสียหายจากการกัดกร่อน (จากส่วนผสมของน้ำมันหล่อลื่นที่ไม่เหมาะสมที่กัดกร่อนทองแดง) จะปรากฏเป็นคราบสีที่เปลี่ยนไปทั้งภายในและภายนอกบริเวณสัมผัส มักจะมีฟิล์มสีเขียวหรือดำอยู่บนพื้นผิว และไม่ได้กระจุกตัวอยู่ที่ตำแหน่งความเค้น หากพื้นผิวที่ไม่สึกหรอของล้อแสดงการเปลี่ยนสีแบบเดียวกันกับบริเวณสัมผัส ให้สงสัยว่าเกิดการกัดกร่อน หากมีเพียงบริเวณสัมผัสเท่านั้นที่เสียหาย ให้สงสัยว่าเกิดหลุมกัดกร่อน
ถาม: ฉันควรส่งชิ้นส่วนที่ชำรุดกลับไปยังผู้จำหน่ายเพื่อทำการวิเคราะห์หรือไม่?
สำหรับการเคลมประกัน ใช่แล้ว — ผู้ผลิตเฟืองตัวหนอนที่มีชื่อเสียงส่วนใหญ่จะวิเคราะห์ชิ้นส่วนที่เสียหายและส่งรายงานเป็นลายลักษณ์อักษรกลับมา สำหรับความเสียหายที่เกิดขึ้นซ้ำๆ กับชุดขับเคลื่อนเดียวกัน แม้จะหมดระยะเวลารับประกันแล้ว การวิเคราะห์ทางโลหะวิทยาจะช่วยระบุได้ว่าวัสดุของล้อเฟืองตรงตามข้อกำหนดเดิมหรือไม่ หรือต่ำกว่ามาตรฐาน ค่าใช้จ่ายในการวิเคราะห์ (โดยทั่วไปประมาณสองสามร้อยดอลลาร์สหรัฐ) นั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับรูปแบบการเสียที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ส่งภาพถ่ายที่ชัดเจนไปก่อน ผู้ผลิตมักจะสามารถประเมินได้จากภาพถ่ายเพียงอย่างเดียวว่าการวิเคราะห์ทางกายภาพนั้นคุ้มค่าหรือไม่
ถาม: การเกิดหลุมเล็กๆ เป็นครั้งคราวในช่วงการใช้งานครั้งแรกถือเป็นเรื่องปกติหรือไม่?
ใช่ครับ โดยทั่วไปแล้วล้อเฟืองตัวหนอนบรอนซ์จะแสดงการเสียรูปของพื้นผิวและการเกิดหลุมเล็กน้อยในช่วง 100 ถึง 500 ชั่วโมงแรก เนื่องจากรูปแบบการสัมผัสกำลังเข้าที่ หลุมที่เกิดขึ้นในช่วงแรกนี้มักจะคงที่เมื่อจุดที่มีความเค้นสูงถูกขัดออกไปแล้ว หลุมที่ยังคงขยายตัวต่อไปหลังจาก 1,000 ชั่วโมง หรือเกิน 2 ถึง 3 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่สัมผัส จะไม่ใช่การเกิดหลุมในช่วงแรกอีกต่อไป แต่เป็นการล้าจากความเค้นสัมผัสที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและบ่งชี้ถึงการรับน้ำหนักเกินเรื้อรัง ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ: หลุมที่เกิดขึ้นในช่วงแรกนั้นไม่เป็นอันตราย แต่หลุมที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นสัญญาณเตือน
ถาม: การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนสามารถทำนายความเสียหายของเฟืองตัวหนอนได้ก่อนที่จะเกิดความเสียหายที่มองเห็นได้หรือไม่?
สำหรับความล้าจากการสึกหรอและการดัดงอ ใช่แล้ว — สเปกตรัมการสั่นสะเทือนแสดงให้เห็นแอมพลิจูดที่สูงขึ้นที่ความถี่การเข้าคู่ของเฟืองตัวหนอนและฮาร์โมนิกส์เมื่อความเสียหายดำเนินไป แนวโน้มในช่วงหลายเดือนมักเป็นตัวบ่งชี้ที่เชื่อถือได้มากกว่าการอ่านค่าสัมบูรณ์เพียงครั้งเดียว ความเสียหายฉับพลัน (การขูดขีด การแตกหักจากการรับน้ำหนักเกิน) มักเกิดขึ้นเร็วเกินกว่าที่การตรวจสอบการสั่นสะเทือนจะตรวจจับได้ทันเวลา การวิเคราะห์น้ำมันหล่อลื่นเป็นการเสริม: จำนวนอนุภาคบรอนซ์ที่เพิ่มขึ้นในน้ำมันหล่อลื่นบ่งชี้ถึงการสึกหรอที่เกิดขึ้นก่อนที่ความเสียหายที่ด้านข้างฟันเฟืองจะปรากฏให้เห็น การตรวจสอบการสั่นสะเทือนรายเดือนและการวิเคราะห์น้ำมันหล่อลื่นรายไตรมาสจะตรวจจับความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องส่วนใหญ่ได้ โดยมีระยะเวลานำหน้าหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน
ถาม: ลักษณะความเสียหายแตกต่างกันอย่างไรระหว่างชุดเฟืองเปล่ากับชุดลดเกียร์แบบสมบูรณ์?
ความเสียหายของชุดเฟืองเปล่าบ่งชี้ว่าตัวเรือนที่ลูกค้าสร้างขึ้นอาจเป็นสาเหตุหนึ่ง — ความเรียบของการติดตั้ง การจัดแนว ระดับการเติมสารหล่อลื่น คุณภาพซีล และการเลือกใช้ตลับลูกปืน ล้วนเป็นตัวแปรที่ลูกค้าสามารถควบคุมได้ เกียร์ทดรอบแบบหนอน ความล้มเหลวจะแยกตัวแปรต่างๆ ออกไปเฉพาะการผลิตในโรงงานที่ควบคุมโดยซัพพลายเออร์ ซึ่งทำให้การวินิจฉัยง่ายขึ้น โหมดความล้มเหลวทั้งห้าแบบนั้นเหมือนกันในทั้งสองรูปแบบ สิ่งที่เปลี่ยนแปลงคือกลุ่มของสาเหตุหลักที่เป็นไปได้ การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องมักเกิดขึ้นบ่อยกว่าในชุดเฟืองเปล่า ปัญหาเกี่ยวกับสารหล่อลื่นมีสัดส่วนใกล้เคียงกันในทั้งสองรูปแบบ สาเหตุจากการรับน้ำหนักเกินขึ้นอยู่กับการใช้งานและไม่ขึ้นอยู่กับรูปแบบ
ถาม: เพลาตัวหนอนมีลักษณะการชำรุดแตกต่างจากล้อตัวหนอนหรือไม่?
โดยส่วนใหญ่แล้วเฟืองตัวหนอนมักจะเสียหายก่อน เพราะทองสัมฤทธิ์นั้นอ่อนกว่าและเกิดความเสียหายจากความล้าได้เร็วกว่าเฟืองตัวหนอนที่ทำจากเหล็กกล้าชุบแข็ง เมื่อเพลาตัวหนอนเสียหาย รูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดคือ การเสียดสี (การสูญเสียสารหล่อลื่นอย่างรุนแรง) และการแตกร้าวจากความล้าที่ผิว (การใช้งานหนักต่อเนื่องเป็นเวลาหลายพันชั่วโมง) การแตกหักของฟันเฟืองตัวหนอนนั้นเกิดขึ้นได้ยาก เว้นแต่จะมีวัตถุแปลกปลอมเข้าไปติดอยู่ในร่องและทำให้เกลียวขาด กลยุทธ์ในการเปลี่ยน: ควรเปลี่ยนเฟืองตัวหนอนและเฟืองตัวหนอนเป็นคู่เสมอเมื่อส่วนประกอบใดส่วนประกอบหนึ่งเสียหาย การใช้งานเฟืองตัวหนอนใหม่กับเฟืองตัวหนอนที่สึกหรอจะทำให้เกิดรูปแบบความเสียหายแบบเดิมซ้ำภายในระยะเวลาอันสั้นของอายุการใช้งานของส่วนประกอบใหม่
ถาม: เมื่อใดที่เฟืองตัวหนอนที่ชำรุดยังสามารถซ่อมแซมได้?
แทบจะไม่เคยเลย โลหะบรอนซ์ไม่สามารถเชื่อมกลับให้มีรูปทรงฟันเดิมได้อย่างน่าเชื่อถือ แม้ว่าจะสามารถซ่อมแซมรูปทรงได้ แต่ความแข็งแรงต่อความล้าของบริเวณที่ซ่อมแซมก็คาดเดาไม่ได้ การตัดสินใจที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจในเกือบทุกกรณีคือการเปลี่ยนใหม่ ไม่ใช่การซ่อมแซม ล้อตัดขนาดใหญ่มากในอุตสาหกรรม (เส้นผ่านศูนย์กลางระยะห่างฟันมากกว่า 800 มิลลิเมตร) บางครั้งอาจคุ้มค่าที่จะนำมากลึงใหม่ — โดยการกลึงผิวที่สึกหรอออกและตัดรูปทรงฟันใหม่ให้มีขนาดเล็กลง — แต่ต้องใช้ล้อที่ออกแบบมาให้มีความหนาของวัสดุมากกว่าปกติ ล้อในแคตตาล็อกมาตรฐานไม่ได้ถูกสร้างมาเพื่อการกลึงใหม่
การวินิจฉัยลักษณะความล้มเหลวคือความแตกต่างระหว่างการแก้ไขปัญหาอย่างถาวรและการเกิดความเสียหายซ้ำซ้อน ลักษณะความล้มเหลวทั้งห้าที่กล่าวถึงข้างต้นครอบคลุมเกือบทุกความล้มเหลวของเฟืองตัวหนอนที่ส่งมาถึงแผนกวิศวกรรมของเรา การอ่านลักษณะที่ปรากฏบนเฟืองตัวหนอนที่เสียหายใช้เวลาเพียงไม่กี่นาทีเมื่อคุณรู้วิธีสังเกต และจะบอกคุณว่าชิ้นส่วนทดแทนชิ้นต่อไปจะใช้งานได้นานกว่าชิ้นที่เสียหายหรือไม่ การเปลี่ยนชิ้นส่วนโดยไม่ตรวจสอบลักษณะความล้มเหลวเป็นการรับประกันว่าความเสียหายแบบเดียวกันจะเกิดขึ้นซ้ำอีกในระยะเวลาใกล้เคียงกัน
สำหรับทีมออกแบบ OEM ชาวเกาหลีและญี่ปุ่นที่กำลังตรวจสอบปัญหาเฟืองตัวหนอนชำรุดซ้ำซาก ฝ่ายวิศวกรรมของเราจะตรวจสอบภาพถ่ายด้านข้างฟันเฟือง ระบุลักษณะการชำรุด และแนะนำทั้งชิ้นส่วนอะไหล่และการปรับเปลี่ยนการใช้งานเพื่อป้องกันการเกิดซ้ำ แคตตาล็อกมาตรฐาน ชุดเฟืองตัวหนอนทองแดงฟอสฟอรัสและทองแดงอะลูมิเนียม จัดส่งสินค้าพร้อมใบรับรองวัสดุที่ใช้สนับสนุนการวิเคราะห์สาเหตุความเสียหายในการเรียกร้องการรับประกัน — ขอเอกสารรับรอง การตรวจสอบโหมดความล้มเหลว ส่งภาพถ่ายของชิ้นส่วนที่ชำรุดมาให้เรา และทีมงานของเราจะส่งรายงานการวินิจฉัยเป็นลายลักษณ์อักษรภายในหนึ่งวันทำการของเกาหลี
เกิดความล้มเหลวซ้ำแล้วซ้ำเล่ากับไดรฟ์เดิมใช่หรือไม่?
ส่งภาพถ่ายฟันเฟืองตัวหนอนที่ชำรุด 2-3 ภาพ ภาพถ่ายพื้นผิวรอยแตกของฟันเฟือง และคำอธิบายเกี่ยวกับรอบการทำงาน เราจะระบุลักษณะความเสียหายและแนะนำทั้งชิ้นส่วนอะไหล่และวิธีการใช้งานที่เหมาะสมเพื่อป้องกันการเกิดซ้ำ
บรรณาธิการ: Cxm
