ART技术在变速器应用简介(2011年5月28日).doc

ART技术在变速器方面应用简介金属磨损自修复技术（Auto-Restoration Technology of Wear of Metals，英文简称ART）是一种可在金属的摩擦磨损表面有选择性地、自动生成超高硬度、超低摩擦系数、超耐高温改性层的智能型表面再生技术，使用其技术制备生产的奥克摩粉体材料及其系列产品是由羟基硅酸盐的复杂组分构成的亚微米级的矿石粉体组合物。多年来经过我国工程技术人员利用中国的矿产资源，进行了制备工艺的创新和提高，形成了实用的系列产品。为将该技术优先应用于军事领域，2002年首先在中国注册了国防专利，2009年2月又注册了 “对金属摩擦磨损表面有修复功能的耐磨剂”的国家专利，拥有完全自主知识产权。在民品方面已经应用于铁路机车和船舶大型内燃机节能降耗、冶金轴承在线延寿降耗、长寿命冶金轴承制造、交通运输汽车发动机节能减排等各行业的成功应用并取得显著经济效益。2002年曾在国家经贸委直接主持下会同国防科工委、科技部、铁道部、交通部、教育部和国家环保总局等单位参加，由徐斌士、钟群鹏、丁传贤、张福泽四位工程院士等共17位专家组成的国家级鉴定委员会一致通过对ART技术 及其产品的国家级鉴定。会议鉴定意见原文为： ART技术及产品是“一项具有自主知识产权的高科技产品，具有国际先进水平”，“开发成功的金属磨损自修复材料具有广阔的应用前景，能推动我国表面工程、磨擦学领域应用基础的研究，同时能带动我国传统产业的提升和改造，将对我国国民经济的发展有重大影响” “应使这项高技术产品迅速转化为生产力”。奥克摩新技术有限公司已经在北京中关村永丰国家新材料基地建立了年产上千万元产值、自动化监控水平较高、ISO9001质量体系较健全的生产研发基地，初步形成可以支持多种行业推广的“原料 技术平台-上下游产品”产业链。ART技术定位是智能型表面改性技术，此项技术处于减磨、抗磨、修复等表面处理技术的前沿，因核心机密保护严密、产业链条完整、工业应用先行，目前仍处于同行业内国内外领先水平。（二）ART技术的特点及优势1、技术特点：ART技术及其奥克摩系列产品是集减磨、抗磨及磨损自修复功效为一体的集成技术，经清华大学摩擦学国家重点实验室验证结果表明，由它在摩擦磨损表面形成的改性层具备以下特点：优异的减磨性能：超低的摩擦系数（0.003 0.007），较润滑油低一个数量级；极高的表面硬度和光浩度（表面粗糙度不低于14级 ）；优异的抗磨性能：超强硬度（HV1100)；微米级的层厚度(1-50um)；保护层与原金属基体没有明显的界面，可保持良好的硬度梯度（即不会脱落和剥蚀）；优异的自修复性能：保护层形成后，只要金属摩擦表面维持ART粉体存在，只要保护层出现磨损（即力化学反应条件出现），熔化冷作硬化-熔化-冷作硬化的过程就会反复发生，磨损-修复-再磨损-再修复过程就会反复发生，这是金属磨损自修复的形成的基本机理，也是目前任何润滑油添加剂所不能达到的功效；优异的物理性能：线胀系数 13.6 14.2（与钢相同）冲击强度 50 kg / mm电绝缘 0.1 10m 的电绝缘层耐高温 1575 1600耐腐蚀 海洋环境、酸、碱介质中不腐蚀（二） 优势：奥克摩产品既能通过多种润滑介质(油、脂、水）带入摩擦部件在设备原位在线（指不解体、设备运行条件下）应用，还能通过预处理方法对摩擦部件进行表面强度、光洁度提高的应用，如结合表面光饰、磁力研磨、抛光、涂层、激光熔焊等工艺对金属摩擦或磨损表面进行改性处理；使ART改性层提前孕育生成，可广泛应用于摩擦部件制造过程中，如轧辊、轴承、齿轮、链条和钻具，甚至还可应用于干摩擦状态下对重载吊车道轨及机床导轨进行涂敷的抗磨和自修复处理。相比许多减磨、抗磨或磨损修复技术具有更广泛的适用性。经ART技术处理后的摩擦部件表面不仅有极高的表面硬度和光洁度、耐高温、耐腐蚀特性外，当安装到设备并以奥克摩润滑油品进行润滑和ART材料的不间断补充，将会呈现磨损自修复的特性。经国家检测单位检测表明经ART技术处理后走行30万公里的铁路内燃机往复摩擦部件的缸套仍为出厂原形尺寸，呈“零磨损”状态。（三）ART技术通过的各项国家专利、鉴定和检验2009年2月获得国家发明专利“对金属摩擦磨损表面有修复功能的耐磨剂” （200710097471.9）。国家级技术鉴定： 2002年在国家经贸委直接主持下会同国防科工委、科技部、铁道部、交通部、教育部和国家环保总局等单位参加，由徐斌士、钟群鹏、丁传贤、张福泽四位工程院士等共17位专家组成的国家级鉴定委员会一致通过金属磨损自修复材料是一项重大高新技术和产品。获得以下国家各重点实验室、检验中心评测：清华大学摩擦学国家重点实验室金属磨损自修复材料功效的实验室验证，结论见上述；北京有色金属研究总院金属磨损智能修复技术的分析与研究报告，结论是“加ART粉体后基体表面光洁度达9级，明显高于末加入ART粉的金属基体表面，表明ART粉对金属基体确实具有修复功能”；中国石油润滑油研究开发中心金属磨损自修复材料评定报告，结论是该材料“对抑制磨斑增大”，“对旧试件有较好的修复作用”；国家轴承质量监督检验中心ART金属磨损自修复材料及其光饰预处理技术对轴承寿命及可靠性的影响分析报告，结论是油润滑条件下“轴承延寿3倍多”，“脂润滑条件下轴承寿5倍多”，寿命可靠度值为99.98%”；国家轴承质量监督检验中心金属磨损自修复汽车轴承进行寿命试验报告，结论是“轴承的旋转精度：基本保持试验前的精度。”“滚动体表面基本没有磨损”，参试轴承“游隙减小”；国家链条质量监督检验中心对金属磨损自修复链条试验报告，结论是“延寿3.3倍”，“有明显的延长使用寿命的功效”；以上表明ART技术是具备产业化推广条件的实用型高新技术，是一项应用范围、适应性都很广泛的节能降耗技术。二、ART技术在变速器上应用案例及功效 （一）案例：案例1、 电动牵引机车BP80（齿轮副，20XH3A钢） 试验地点：敖德隆铁路局滋那敏卡机务段 试验结果： ART技术处理前： 小齿轮磨损97% 大齿轮磨损82% ART技术处理后 小齿轮磨损44.9%（小齿轮齿厚增长1.03毫米） 大齿轮磨损66.9%（大齿轮厚增长0.39毫米）T3M型车辆减速器 试验地点：沙尔托夫机务段哈尔科夫市 试验结果： 耗电下降1040% 轴向间隙减少0.04微米 共振时间下降25% 惰行时间增加10%电梯（T5M）牵引链链节试验，润滑脂中使用了ART（试验时间持续122小时） 结论：大多数链节不仅未磨损尺寸反而增加了零点零几，链轴尺寸增加特别明显。 摩擦表面的硬度增加了零点几至23个洛氏硬度单位。案例2、 科明捷尔诺夫电车修理库对功率为5.5千瓦的电动机和T3M型电车的266205号减速器进行了台架试验。 在电动机转速稳定时，三相电流的平均值由8.9安培变为7.9安培 三相电流的平均值在处理前为5.7安培，在处理后并减速器在台架上不加载经过3个小时的磨合后，其稳定在5.07安培。 该减速器不加载经过7个小时的工作后，没有出现电流增加的趋势。 经处理过的减速器在磨合后，用肉眼仔细观察时，其行星齿轮和锥齿轮的表面质量有所改进。 结论：减速器经过ART工艺处理后，电动机在转速刚开始稳定时的平均电流减少了1安培。电动机减速器系统使用的电流减少11%。减速器使用的电流减少38%。（二）主要功效：1、原位磨损自修复：对变速器实现工况条件下的原位磨损自修复，防止齿面点蚀和剥蚀。2、提高各类变速器轴承系的寿命可靠度值：将影响齿轮变速机构的轴承系统的寿命可靠度由77%提高到99.9%，可以数倍延长变速器轴承的使用寿命，明显减少变速器故障率。同时可显著提高风电齿轮箱中应用设计寿命的可靠度值（因据统计风电齿轮箱实际使用寿命的可靠度主要取决于高速端的齿轮副和轴承副）。3、减振降噪：经ART技术预处理后的齿轮副，再使用ART技术进行齿轮副在线表面强化，可以优化齿轮啮合面的接触，提高齿面的表面硬度，降低齿面的表面粗糙度轴承游隙不增反减，表面硬度值提高，磨擦震动及噪音明显降低，。4、节电：由于优化齿面接触面配合间隙，降低接触面的粗糙度及摩擦副摩擦系数，启动电流减少，因此合作变速器驱动电流减少，有明显的节电效果。 5、变速器制造过程中的表面强化处理：利用ART表面预处理技术，在进行齿面精加工时用ART表面强化磨合液配合进行齿面精磨，可提高齿表面硬度及表面光洁度，获得更好的表面处理效果。 三、ART技术在变速器中可应用的范围：（一）工业变速器：各类冶金轧钢工业、油田矿山、机械加工设备上的各类减速器、增速器。（二）风电增速器：各兆瓦级平行轴齿轮箱，兆瓦级机组行星齿轮