润滑对几种主要的齿轮传动失效形式的影响

润滑对几种主要的齿轮传动失效形式的影响 , 夏卿坤 , 陈 蕾 戴 娟 ()长沙大学机械工程系 , 湖南长沙 410003 摘要 : 本文就润滑对几种主要的齿轮传动失效形式的影响进行了阐述 , 并针对各种失效 , 就齿轮传动润滑时应注意的 问题作了说明 。 关键词 : 齿轮传动 , 失效 , 润滑 The Inf l uence of L ubricat ion on Several Princ ipal Fa il ure Forms of the Gears Transmission DA I J uan , XIA Qing2kun , CH EN L ei )(Depart ment of Machinery Engineering of Changsha U niversit y , Changsha 410003 , China Abstract : The influence of t he lubricatio n o n several p rincipal Failure Forms of t he Gears Transmissio n , such as binding , pit2 ting , abrading , was int roduced. In meantime , t he questio n of t he Gears Transmissio n which should be paid at tentio n to when lubri2 cated was explained. Key words : Gear t ransmissio n ; Failure ; L ubricant 齿轮传动作为机械传动中最为主要的传动方式 限的关系 。 之一 , 以其传动平稳 、承载能力强 、使用寿命长 、效 一定粘度的润滑油对具有冲击载荷的齿轮传动往 率高等特点 , 在现代机器的加工和制造业中有着举足 往能起缓冲吸振作用 。另外润滑油在承受压力的情况 , 粘度随压力增加也会相应增大 , 这种特性对润滑 下 轻重的作用 。近年来 , 随着现代机械 工 业 日 益 向 高 油膜的承载能力将会产生较大影响 。 速 、重载 、高精度 、高效率 、低噪声等方面发展 , 新 各种类型的润滑油对胶合的影响作用往往也不一 理论 、新方法 、新工艺的不断涌现 , 使得人们对齿轮 样 。一般的矿物油 , 由于其不含油性剂和极压剂 , 它 的承载及使用条件也提出了更高的要求 。齿轮润滑作 们主要依靠粘性在轮齿工作表面之间产生流体润滑膜 为一种能减少传动中的磨损 , 改善零件工作条件 , 提 来减轻并防止胶合的产生 , 这类润滑剂粘度越大 , 防 高其预期寿命的有效方法 , 也越来越受到人们的重 胶合性就越好 ; 对于加入了油性剂的复合矿物油 , 由 视 。常见的齿轮传动的失效形式很多 , 根据产生失效 于油性剂分子的吸附作用 , 能形成比纯矿物油更为牢 的原因和现象的不同 , 可分为轮齿 的 折 断 、齿 面 磨 固的边界油膜 , 从而用以抵抗胶合 ; 而另一种极压齿 损 、齿面点蚀 、胶合 、塑性变形等五大类 。在这些失 轮油由于油中所含的添加剂能与金属中的某些成份产 效形式中 , 润滑对它们的影响程度是不一样的 , 有的 生化学反应 , 可在轮齿工作表面上生成抗胶合性强的 甚至只是非直接性的影响 。如何创造良好的润滑条 化学反映油膜 , 这层无机覆盖油膜具有较高的强度 , 件 , 是技术人员进行齿轮传动设计中应考虑的一个重 能承受较大的载荷 , 从而抗胶合能力更强 。但激活极 要问题 。下面我们就润滑对几种主要的齿轮传动失效 压添加剂需要较高的温度条件 , 为此对油中添加剂的 形式的影响进行阐述 。 活泼程度也有一定程度的要求 , 即添加剂应是活 泼 1 润滑对胶合的影响 的 , 但又不应太活泼 , 否则油中的硫 、磷 、氯等活性 胶合是高速重载齿 物质将会对金属产生过度的腐蚀现象 。故此类型的润 轮经常发生的一种破坏 滑油多用于极重负荷的齿轮传动 , 而在非极压状况下 形式 , 它主要是因两工 则不宜使用 。 作 齿 轮 齿 面 间 的 压 力 润滑油的供给量和润滑方法对胶合的影响一般体大 , 瞬时温度高 , 润滑 现在 : 供油越充足 , 油的胶合极限负载可得以提高 , 效果差 , 造成两齿面粘 但经实践表明 , 供油量多至一定程度时 , 这种情况将 结在一起而形成的 。随 不再出现 , 如 : 经过调质处理的直齿轮传动 , 其供油 着传动的继续进行 , 这 量达到 018L/ min , 润滑油所能承受的胶合极限力矩 为 120 N?m , 当油量超过此值时 , 润滑油负载的胶合 些粘住的地方往往会被( 图 1粘度与胶合极限的关系用 极限力矩值将不再增加 。另外 , 油浴润滑和喷油润滑 撕裂 , 从而在齿面上沿 )IAE 齿轮试验装置试验直齿轮 是齿轮传动中常用的润滑方法 , 就对高速齿轮传动的 相 对 滑 动 方 向 形 成 刻冷却效果而言 , 喷油润滑效果更佳 , 这其中又以喷嘴 痕 , 因此降低了齿轮传动的平稳性 。 放在轮齿的啮出端更为宜 。 影响胶合的因素很多 , 就润滑而言 , 润滑油的粘 劳现象 。它是由于齿面长期在变化的接触应力条件下 , 不 仅 运 转 噪 声 齿轮在无润滑状态 下 进 行 运 转 大 , 而且磨损严重 , 传动效率和齿轮工作寿命均会有 工作而造成的在齿面间产生麻点状剥蚀损伤现象 。它 大多先发生于轮齿靠近节线处的齿根面上 , 然后随着 所降低 , 润滑将会减弱并在较大程度上改变这种 状 运动的进行 , 向其他部位扩展 。点蚀的存在 , 往往会态 。一般情况下 , 齿轮传动中由振动产生的噪声将随导致齿面的磨损 , 从而影响齿轮传动的精度和寿命 , 润滑油粘度的增加和供油量的加大有减小倾向 , 但从 - 5有关方面的试验结果来看 , 若润滑油粘度由 5 ×10 甚至会引发断齿 , 因此要加以避免 。实践表明 , 齿根 2 - 4 2 m/ s 增加 到 1 ×10 m/ s , 齿 轮 运 转 噪 声 无 明 显 变 部分的齿面最易产生点蚀 。其原因在于 , 此部分齿面 化 , 而若在润滑状态下继续增加供油量 , 其减小噪声 上的滑动率为负 , 裂纹容易产生 , 再加上润滑油的渗 透性 , 对裂纹有一定的挤胀作用 , 从而加速了裂纹的 的效果也不明显 。 正确的润滑方法也将在一定程度发展 , 于是就有金属块的脱落 。一般而言 , 润滑油的 上 起 到 缓 冲 吸 振 , 减轻噪声的作用 。一般而言 , 为保证啮合齿面间粘度对点蚀的影响颇大 。通常情况下 , 稀薄的润滑油 比粘稠的润滑油更易渗透到裂缝中去 , 造成裂纹的扩 存在足够的润滑油 , 故润滑油从啮入侧喷出比从啮出 端喷入效果要好一些 。 , 粘度大的润滑油缓冲吸振性强 , 容易建立承载油 展 润滑对齿轮传动质量的另一影响是齿轮传动的效 故润滑油 的 粘 度 越 高 , 抗 点 蚀 能 力 就 越 强 。此 膜 , 润滑油的某些成分 , 如油性剂 、极压添加剂 , 往 率 。齿轮传动效率的损失 , 一方面 来 自 轮 齿 间 的 摩 外 , 擦 , 一方面来自对润滑油的搅拌 。我们由摩擦学有关往会起到降低摩擦 , 增大边界油膜的强度 , 在一定程 知识可知 , 齿轮处于液体润滑状态下工作是最为理想 度上也可以提高齿轮的抗点蚀能力 。尽管如此 , 但在 的 , 则在此状态下 , 油的粘度成为影响轮齿工作表面 对添加成分的选择上也应适当注意和小心 。例如 , 如 摩擦的最重要的特性 。润滑油粘度越高 , 在两工作表 果油中存在有腐蚀性物质 , 如水成分和氯化物 , 均会 面间产生的油膜就越厚 , 其抵抗磨损的能力就越强 。 导致金属齿面形成锈蚀 , 从而引发裂纹 。油中的气泡 但为了降低油中的内摩擦 , 往往又要求粘度应适当选 也会造成金属过早的脱落 ; 再有 , 加了极压添加剂的 低 。针对这一矛盾 , 我们在对润滑油进行选择时应做 润滑油 , 对蜗杆传动的抗点蚀作用并不明显 。综上所 到二者兼顾 。述 , 我们应从润滑油的粘度 、添加成分的性能 , 如油 然而搅油功耗也与 润 滑 油 粘 度 有 关 。一 般 情 况 性 、极压性 、氧 化 性 、抗 腐 蚀 性 等 方 面 进 行 综 合 考 下 , 在转速相同的情况下 , 粘度越高 , 功耗越大 。但 虑 , 尽量避免润滑剂对点蚀造成的负面影响 , 以提高 是蜗杆传动却例外 , 因为在蜗杆传动中 , 轮齿的工作 齿面的抗点蚀能力 。 面间有相对滑动 , 传动摩擦大 , 齿面产生的温度高 , 3 润滑对齿轮磨损的影响 而润滑油的粘度随温度升高会有所降低 , 故一般需用磨损是开式齿轮和在恶劣环境下工作 齿 轮 常 见 粘度高的润滑油 。的一种失效形式 。对渐开线齿轮传动 , 磨损的部位通 在闭式齿轮传动中 , 若 采 用 的 是 浸 油 润 滑 方 式常发生在齿轮的节圆附近和齿顶高处 。导致磨损的直 ( ) 如图 2 所示, 若油面过高 , 往往也会导致搅油功耗 接原因 , 是因为在轮齿工作表面存在有摩擦 , 为此 , 太大 ; 油面太低 , 则会造成润滑不全面 , 故此齿轮的 欲减轻磨损 , 可通过在两齿轮工作表面处添加润滑 浸油深度应视齿轮的圆周速度而定 , 必要的时候 , 还 剂 , 同时提高润滑油的粘度和油性 , 或在润滑油中加 应加设带油轮 。对于圆柱齿轮传动 , 油面通常不宜超 入极压添加剂 , 都能有效地减少磨损 。 过一个齿高 , 但一般亦不应小于 10cm ; 对于圆锥齿对于因润滑油中混入有泥沙 、尘土或因长期没有 轮则应浸入全齿高 , 至少应浸入齿宽的一半 。 经过及时更换而导致轮齿工作表面产生的磨料磨损 , 本 文 就 润 滑 对 齿 轮 传 可适当降低润滑油的粘度 , 从而对齿面上的磨粒有更 动的 几 种 主 要 失 效 形 式 的 好的清洗效果 。当然 , 定时清除油中的沉淀物或更换 影响 逐 个 进 行 了 分 析 与 阐 润滑油 , 以及在润滑油的循环系统中安装过滤设备 , 述 。但 在 实 际 工 作 中 , 对 也可达到良好的减轻磨损的作用 。例如在汽车的齿轮 齿轮 润 滑 方 式 及 润 滑 剂 的 箱中 , 放入有磁化作用的放油塞就是这个原因 。 选择 上 难 免 会 存 在 顾 此 失 另外 , 润滑油中的一些添加成分或因油的变质 ,图 2 浸油润滑 彼的现象 , 为此 , 设计人员应综合考虑齿轮传动的实 往往会使轮齿工作表面发生不同程度的腐蚀性磨损 。 际工作条件和设计要求 , 就重避轻地进行正确选择润 如前面所述的极压添加剂 , 如果过于活泼 , 会导致在 滑剂和润滑方法 , 这样才能达到良好的预期效果 。 齿面上形成的薄膜因摩擦的作用而被不断的脱落 , 反 参考文献 而加速了齿面的磨损 。故在选择时应保持慎重 。 () 下转第 7 页 使上下表面材料同时受到拉应力 ; 而中间部分的材料 径 。另外影响材料的内部机理复杂 , 从目前国内外的 由于受到上下表面的影响而受到压应力 。整个过程的 研究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中可知 , 该项技术仍然处于定性的分析和模 应力变化情况如图 2 所示 。 拟实验阶段 。 目前 , 世界各国一方面在不断的研究新材料的弯 2 激光弯曲成形的特点 曲成形 , 另一方面在不断的采用新的研究方法 。在新 , 激光弯曲成型技术具有 国内外的 研究报告 水源地可行性研究报告美术课题研究中期报告师生关系的个案研究养羊可行性研究报告可行性研究报告诊所 表明 材料方面 , 主要针对新型合金材料以及航天 、航空复 以下特点 : () 1激光加热弯曲成形是一种非接触式成形 方 合材料 , 进行大量的试验及针对性研究 。在研究方法 ) ( ( 法 , 在整个弯曲过程中不需要任何外力 , 因此没有贴 方面 , 通常的方法有 F EM 有限元法和 FDM 有 模及工件回弹现象 , 成形精度高 。工件的夹持也很方 ) 限差 分 法, 但 F EM 法 和 FDM 法 的 计 算 时 间 都 很 便 , 使用磁性或真空吸料器便可以完成 , 所以应用激长 , 而且在这些研究中都简单的把激光束假设为均匀 光弯曲大型工件有着常规方法难以比拟的优越性 。也 的或者是点热源 。在此基础上 , 世界各国的学者先后 可作为一种辅助手段 , 对那些形状复杂 、贴模性差的 提出了许多温度场 、应力场模型 , 使有限元分析结果 大型工件进行精确校形 , 改善模具成形零件的贴模性与试验结果更加接近 , 优化问题 , 减少计算机运行的 与定形性 。时间 。为了提出金属板材激光成形的精确模型 , 结合 ( ) 2由于不采用模具 , 所以不存在模具制作 、磨 激光弯曲成形主要原理 , 包括整个板材在厚度方向温 损 、润滑等问题 , 特别适合于形状简单的单件 、小批 度分布情况 , 材料在一定区域内产生的塑性变形以及 量工件的弯曲成形 , 还可以对一些形状特殊或尺度微 加工过程中产生相关的塑性应变 , 并且考虑了温度对 小 、难以采用其它加工方法加工的简单工件的弯曲成材料性能的影响 , 通过假定激光点是一个运动的均匀 形 。可以进行复合弯曲变形 , 以制作各类异形工件 。热源 , 而且材料的热性能参数是常量 , 采用 FDM 法 ( ) 3激光束良好的方向性和相干性使得激光加热 模拟二维和三维温度场 , 进行激光成形过程数值模拟 弯曲技术能够应用于受结构限制 、传统工具无法接触 和实验研究 , 采用非线性瞬态热结构耦合分析的三维 或靠近的工件的加工 。有限元分析算法 , 结合温度对材料力学性能的影响 , ( ) 4在弯曲成形的同时 , 对某些材料尚有热处理 用数学的方法模拟了激光加热弯曲成形过程 ; 在加工的功效 , 可以有效地提高薄板表面强度与韧性 , 改善 过程中该算法也能够计算温度 、应力和应变随加热时 成形工件的使用性能 。间的变化 。 ( ) 5激光弯曲是一种热态下的累积变形方式 , 每通过目前的研究 , 结合专用激光器的研究 , 结合 次激光扫描的变形区及变形量很小 , 因此可以加工常 专用模拟仿真软件的研究 , 结合现代先进虚拟制造技 温下难以变形的材料 。术研究进展 , 合理的选取参数 , 是目前研究中的重中 ( ) 可在数控激光加 6借助形状测量以及红外测温仪 ,之重 , 也是这项技术发展的关键 。 工机上进行全过程闭环控制 , 进一步保证成形精度 。 参考文献 3 现状及发展分析 【1】 Gyözö G. 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