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案例一:
××重型車輛變速箱齒輪斷齒
該車(××-0203)被列入監測對象,在例行的監測過程中,發現變速箱齒輪油中的金屬元素濃度變化異常。⒈ 油液監測數據
從光譜數據可以發現,鐵、銅、鋁、硅元素濃度分別達到2874、66.9、209和90.1ppm,其中鐵和鋁元素濃度明顯偏高,特別是鋁元素濃度特別異常。
為進一步鑒別變速箱故障隱患的嚴重程度,又對油樣進行了鐵譜分析,經過對譜片的仔細觀察,在譜片的下游出口端存在比較濃密的鐵磁性磨粒鏈條,并發現數量較多的非正常磨損大顆粒金屬片狀物,邊緣不規則,少數磨粒的顏色發藍,說明材質為合金鋼。此外,在譜片上有數量很多且尺寸較大的鋁合金磨粒,其排列方向并不與磨粒鏈相一致,隨機地分布在譜片的全長。
⒉ 變速箱零件故障的初步判斷
根據光譜和鐵譜數據以及變速箱零件的損壞特點,鐵元素和鋁元素濃度異常,說明極有可能是合金鋼零件和鋁制機件發生了異常磨損;而根據鐵譜片上的磨粒特征看,存在數量較多的非正常磨損的大顆粒金屬片狀物,且少數磨粒的顏色發藍,很可能是鋼質磨粒經過碾壓形成的,數量較多,標志著鋼制零件的磨損嚴重程度,藍色則說明磨粒經歷了局部高溫氧化過程。根據變速箱零件的損壞統計,傳動齒輪出現異常磨損以及某一傳動軸出現軸向竄動進而引起箱體磨損的可能性很大。
⒊ 開箱檢查結果
經過對該車變速箱的分解檢查,發現:一、倒檔主動齒輪的三個輪齒局部折斷(輪齒的斷裂部分經過其它輪齒的碾壓,生成大量的鋼質扁平磨粒,還有可能造成滾動軸承保持架的卡滯),主動軸E176218QU球軸承彈子散落在變速箱體的底部,主動軸的支撐遭到破壞并發生軸向竄動,從而誘發軸承座與箱體的相對運動而發生箱體的異常磨損,軸承支撐失效還可能造成齒輪非正常的嚙合,使輪齒的頂部瞬時負載過大,有可能出現斷齒現象。其零件的損壞特征與開箱前分析意見大致吻合。

⒋ 零件損壞原因分析
從鐵譜片上磨粒的粒度、形態、顏色、濃度及故障發生的部位、零部件的損壞特征和程度進行多角度的分析,可以認為:
(1)變速箱一、倒檔齒輪的損壞不是因為潤滑不良的原因造成的,從齒輪損壞的特點看,是因為突然增大的動態負載引起;
(2)主動軸E176218QU球軸承彈子的散落現象,通常也是由于突然增大的軸向負載引起的,但從分解的現場看,軸承保持架并未斷裂;
(3)鐵譜片上出現大量的鐵磁性磨粒,是齒輪輪齒的脫落部分經過其它齒的碾壓后形成的尺寸不等的磨粒,其中大部分為鐵磁性材料;
(4)引起齒輪及軸承很大的動態負載的原因可能是多方面的。其一可能是車輛在行駛過程中地面阻力突然改變所引起,也可能是坦克乘員過大的操作力引起的;
(5)軸承與傳動軸損壞的關聯性不大,因為他們處在不同的軸上。但如果是齒輪先斷齒,其輪齒的脫落部分進入滾動軸承的滾道,從而造成保持架卡住進而斷裂,從邏輯推理上是成立的。
案例二:
××重型車輛變速箱主動軸及齒輪的異常磨損
1. 車輛的基本情況車輛編號為××-3363,摩托小時:500h。根據油液監測的工作要求,對所有中修車輛的變速箱進行復核性的油液分析。仔細分析油樣的化驗結果,發現這臺車變速箱齒輪油的光譜數據異常。
⒉ 光譜檢測數據(見表1)
表1 變速箱油液樣品光譜檢測數據(ppm)
| 取樣部位 | 鐵 | 鉻 | 鉛 | 銅 | 鋁 | 硅 |
| 變速箱數據 | 5431.5 | 86.8 | 19.7 | 189.5 | 375 | 352.5 |
| 監測標準 | 900 | 15 | 90 | 75 | 120 |

圖1 變速箱鐵譜圖片
⒊ 鐵譜分析為進一步確定零件的磨損性質和程度,又對油樣進行了鐵譜分析,由于齒輪油的粘度很大,在制作鐵譜片的過程中,不得不加大油樣的稀釋比例。觀察鐵譜片(見圖1,物鏡50倍,上游入口區)上的磨粒特征,可以發現,盡管譜片制作的不很成功,仍然可以判斷譜片上的磨粒濃度很高。其中大磨粒呈現白色,形狀扁平,邊緣不規則,表面有皺褶,磨粒加熱后變藍,說明磨粒產生后曾經承受摩擦副的碾壓,其材質為合金鋼;譜片上還有數量較多的桔紅色的磨粒。由此來看,零件的磨損形式極有可能是齒輪表面的滲碳層剝落。此外,齒輪油中可能含有水分,使磨粒產生氧化銹蝕。
為確定齒輪油粘度增大的原因,需要進行油液的理化性能測定。
⒈ 油液理化性能
為尋找變速箱零件產生異常磨損的原因,對油樣進行了理化性能測試。由于變速箱齒輪油已被嚴重污染,呈現粘稠狀,無流動性,已無法進行粘度測定。齒輪油的這種狀態,已基本喪失潤滑功能,依靠飛濺潤滑的齒輪及軸承,在工作期間已處于邊界潤滑狀態,滾動軸承由于其特殊的負載性質,在缺油狀態下和嚴重污染的齒輪油中運轉,潤滑狀態極度不良,發生燒結的概率很高,而齒輪在缺油狀態和含有大量顆粒物質的齒輪油中工作,齒面發生點蝕剝落的可能性增加。
⒌ 變速箱分解鑒定結果
從損壞零件的實物照片(見圖2、圖3)上可以看出,該車變速箱的一個齒輪表面有明顯的滲碳層剝落痕跡,且面積較大,已超出了齒輪的免修范圍。其它的輪齒表面也有不同程度的剝落。中間軸7216軸承輕度燒傷,帶動軸承座圈在變速箱體的座孔內相對滑動,導致箱體的磨損。此外,92412軸承保持架也發生異常磨損,與分析結果基本相符。

案例三:
××重型車輛變速箱風扇聯動裝置的齒輪異常磨損
1. 車輛基本情況
該車為中修車輛,車輛編號××-0299,使用時間500摩托小時。
2. 油液光譜分析數據(表1)
從表1可以看出,鐵、銅、鋁、硅元素濃度都明顯偏高,其中銅和硅元素尤其突出。該型車輛變速箱零件中,鐵元素主要來自于齒輪和變速機構零件的磨損;銅元素的來源只有風扇傳動裝置縱軸襯套,E176218QV、E307HU、E309H和E176310QT滾動軸承銅質保持架,以及里程表渦輪軸;而硅元素則來自于外界的沙塵污染。
表1 油液光譜分析數據
| 元素 | 鐵 | 鉻 | 鉛 | 銅 | 鋁 | 硅 |
| 濃度(ppm) | 1431 | 11.3 | 16.6 | 461 | 82.1 | 389 |
⒊ 鐵譜分析
為進一步分析零件的磨損狀態和性質,進行了鐵譜分析。從鐵譜圖片(圖2)中可以看出,絕大多數磨粒為鐵磨損顆粒,依照磁場方向規則排列。此外還有數量較多的鋁磨粒夾雜在磨粒鏈中,在譜片的右上方還發現一個較大尺寸的切削磨粒。說明除了有鋼質零件的磨損外,還有鋁質零件的磨損,且存在切削磨損狀態。對照光譜檢測數據,在譜片上并未發現光譜數據中濃度極高的銅磨粒和砂粒的存在,出現這種現象的原因可能有兩個,其一是軸承保持架或里程表渦輪軸的磨損屬于正常磨損狀態,所產生的有色金屬磨粒的尺寸極小,在譜片的制作過程中有可能被沖走;其二是鐵譜片的倍數不夠大,看不清極細磨粒的存在。⒋ 變速箱的分解鑒定
變速箱經過分解后,發現主軸左右軸承座已過度磨損,風扇傳動裝置錐型齒輪滲碳層剝落(見圖1),同步器定位套筒也出現比較嚴重的磨損(見圖2),其它齒輪的磨損情況一般。

圖1 ××-0299變速箱錐型齒輪磨損情況

圖2 ××-0299變速箱同步器套筒磨損情況及鐵譜圖片
結合變速箱零件的實際工作狀況,引起風扇傳動裝置錐形齒輪滲碳層剝落的原因可能是:風扇聯動裝置的齒輪工作時間較長,只要發動機開始工作,它就不停的運行;其二是這對齒輪在運行中要承受具有很大沖擊性的徑向和軸向負載,尤其是在發動機的轉速發生急劇變化時(如行駛路面不平度、換檔時的空油門等),螺旋錐齒輪均會承受極大的動態負載,而且它的潤滑依靠的是飛濺潤滑,容易導致錐型齒輪的潤滑不良,造成嚴重磨損。同步器定位套筒也出現比較嚴重的磨損,其原因是:變速箱在換檔過程中,主、被動齒輪依靠同步器達到旋轉速度一致,因而同步器定位套筒很容易在換檔過程中造成磨損(車輛變速箱中修時,該零件的更換率幾乎為100%)。
