齿轮润滑分析及油量控制pdf

第32卷第6期2004年12月江苏冶金JiangsuMetallurgyVol.32No.6Dec.2004齿轮润滑分析及油量控制常荣福(宝钢集团苏州冶金机械厂苏州,215004)摘要:通过对齿轮润滑的分析,给出了齿轮润滑油量的控制方法。关键词:齿轮;润滑;油量;油膜厚度;冷却中图分类号:TH132.41为最小油膜厚度;σ1,σ2为齿面1,2的粗超度。引言当λ1时,可以认为轮齿处于边界润滑状态;当1≤λ≤3时,可以认为轮齿处于混合润滑状态,齿轮传动润滑的主要作用是减少摩擦和磨损,即齿轮轮齿处于部分弹性流体动力润滑状态;当λ降低齿面工作温度。采用液体润滑剂还能带走摩擦3时,可以认为轮齿处于完全弹性流体动力润滑所产生的热量,对降低温升更加有效。此外,润滑剂状态。还有防腐、传递动力、消除污物、减振和密封等作用。因此,按照润滑剂将两个摩擦表面隔开的情况,可将齿轮润滑分为如下五类:(1)流体动力润滑;1润滑类型分析(2)流体静力润滑;(3)弹性流体静力润滑;(4)边界润滑;(5)混合润滑。而按照润滑剂物理状态,润齿轮啮合过程是复杂的,每一对进入啮合的轮滑可分为气体润滑、液体润滑和固体润滑。齿的接触点连续在齿面滚动,并承受极高压力。但除了在节点处两齿面运动速度相同,可能看成是纯2润滑方式及选择滚动外,在其余各接触点,两齿面运动速度并不相同,也就是说,既有滑动,也有滚动。对主动齿轮表齿轮传动润滑方式的选择一般由齿轮节圆圆周面来说,将是沿着离开节线的方向滑动,而从动齿轮速度大小及工作环境条件来确定的。齿轮节圆圆周表面则是向着节线方向滑动,这种滑动对润滑剂的速度可按下式计算走向有一定关系。轮齿啮合传动时,一般情况下啮πd1n1合时间非常短,并且在齿面上出现很大的接触应力。ν=60000式中ν为齿轮节圆圆周速度(m/s);d1为小齿轮轮齿在沿啮合线运动时,其接触点处的瞬时曲率半的节圆直径(mm);n1为小齿轮的转速(rmin)。径、接触点处两齿面的滚滑速度及接触载荷都是变随着速度的不同润滑方式也不同,见表1。化的。所以齿轮的润滑状态也很复杂,在正常情况下,两个相啮合的齿面,在压力下建立了薄层油膜,表1节圆圆周速度与润滑方式的关系由弹性流体动压油膜承受载荷,但在齿根和齿顶处速度/(m·s-1)润滑方式则多半是在混合摩擦或边界润滑的情况下接触。这0.8涂润滑脂和载荷、速度的大小以及油膜厚度和表面粗糙度综0.8～4.0高速下采用油浴润滑其它情况采用润滑脂合值λ等因素有关。4.0～15油浴润滑λ=hmin/σ12+σ12式中hmin15喷油润滑Þ收稿日期:2004207225作者简介:常荣福男,1973年2月生,助理工程师。电话:[phone]©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.齿轮润滑油量控制润滑方式的不同直接影响齿轮传动润滑的效果,结合实际使用情况,下面对各种润滑方式油量的控制加以分析。3.1油池浸浴法(油浴法)油池浸浴法是以齿轮箱作为油箱,使齿轮浸入油内一定深度,靠齿轮旋转时油的飞溅来满足减速箱内各润滑点的润滑。使用油浴润滑齿轮的圆周速度不能太高,速度高了,一方面会增大搅拌的功率损失,另一方面由于离心力的作用会造成齿面的润滑不足。油池浸浴法一般适用于齿轮圆周速度v≤15m/s的齿轮传动,同时还必须保证v25,飞溅才可靠。d对于浸油润滑需要机体内有足够的润滑油,用以润滑和散热。同时为了避免润滑油搅动时沉渣浮起,齿顶到油池底面的距离H不应不于30～50mm。传动件的浸油深度h根据不同的齿轮形式加以选择。(1)在单级减速器中,大齿轮浸油深度为1～2倍齿高,但不小于10mm,见图1;对于圆锥齿轮大齿轮浸油深度h=(0.5～1)b(b为圆锥齿轮齿宽),但不小于10mm;图1H=(30～50)mm;h=1～2个齿高。(2)在多级减速器中,各级大齿轮均应浸入油中。高速级大齿轮浸油深度约为0.7倍齿高,但一般不应超过10mm;当齿轮圆周速度相当低时(0.5～0.8m/s),浸油深度可增加到高速级齿轮半径的1/6,见图2;图2H=(30～50)mm;h=1～2个齿高;h1≤1/3R(R为齿轮半径)(3)在多级减速器和复合减速器中,应当浸入油中的轮齿有时不可能都同时浸入油中。当低速级大齿轮浸油深度超过1/3的分度圆半径时,往往会搅油损失过大。这时可减少低速级大齿轮浸油深度,而高速级齿轮则利用溅油装置润滑。溅油装置一般采用打油惰轮、甩油盘和带油环等装置,如图3所示。也可采用带油轮,带油轮常用塑料做成,宽度约为齿轮宽度的1/3～1/2,而且为减少油的搅动,其浸油深度不应大于10mm。油池的体积可按每千瓦需油0.35～0.7L来确定,大功率时可采用较小值。图3有带油环润滑的结构3.2循环压力喷油法喷油润滑一般采用循环压力给油方法,因为它兼备润滑和冷却的作用,所以适用于圆周速度高,功率大的齿轮传动。一般当齿轮圆周速度v15m/s时应采用喷油润滑,如图4。图4循环压力喷油法示意图在喷油润滑中,喷油压力约为0.1～0.2MPa,当直齿齿轮圆周速度v≤20m/s,斜齿轮v≤50m/s,润滑油应喷至轮齿的啮入一边,速度更高时,润滑油应喷至轮齿的啮出一边,借以冷却和润滑。循环压力喷油法中供给齿轮齿面的油量由供给油所带走的热量来决定。若以齿轮箱中轴承温度不超过55℃以上,返回油箱的油温不超过50℃为基准,此时供油量可按下述方法确定:(1)齿宽每1cm供油0.45L/min;©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.期常荣福:齿轮润滑分析及油量控制65(2)对于设备功率每1kW供给油量按表2计算。表2齿轮压力喷油的喷油量和喷油压力喷油量/(m3·s-1)85×10-4×设备功率/kW速度/(m·s-1)102550100150喷油压力/(kgf·cm-2)0.111.51.82.13.3喷雾润滑法喷雾润滑是用压缩空气把油雾喷入轮齿的啮合部位,而起到润滑和冷却作用的润滑方法。这种方法没有油的搅拌损失,油的温升小。以空气气流作为冷却剂,冷却效果好,另外箱内压力大灰尘不易侵入。喷雾润滑油量由回路中的针阀来调整,一般按照(齿宽×两齿轮节圆直径和×3.14)乘积的每100cm2供给0.05～0.1mL左右。4结束语通过以上论述可知,不同的润滑方法在结构、成本和效果上都有各自的特点,具体选用哪种方法应根据各级传动的具体情况和设计要求,确定是单独使用一种方法或是混合使用,而不应将各种润滑方法机械地分开。苏州冶金机械厂生产的齿轮箱,根据圆周速度大多选用油池浸浴法和循环压力喷油法,按照前述油量控制的方法,实际工作中润滑效果良好。参考文献1林子光等.齿轮传动的润滑.北京:机械工业出版社,1980.11第1版2蔡春源.机电液设计手册.北京:机械工业出版社,1997©1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.