齿轮润滑状态及其转化条件

汽车减速箱齿轮润滑状态及其转化条件汽车变速箱齿轮工作环境复杂,受力多变.若要研究减速箱齿轮的润滑状态及其转化条件,首先要了解减速箱齿轮的润滑特点.总的来说,齿轮润滑的特点有以下几个方面:1)一对齿轮的传动是通过一对一的齿面啮合运动来完成的,一对啮合齿面的相对运动又包含滚动和滑动.滚动对于形成动压油膜十分有利,滚动的摩损也非常小.滑动容易引起磨损,严重时甚至造成齿面擦伤与胶合,滚动量和滑动量的大小因啮合位置而异,齿轮的润滑状态会随时间的改变而改变.2)齿轮传动润滑是断续性的,每次啮合都需要重新建立油膜,形成油膜的条件较轴承相差很远,与滑动轴承相比较,渐开线齿轮的诱导曲率半径小,因此形成油楔条件差[1].正是因为以上原因,减速箱齿轮的润滑状态目前并不能精确地定量计算.为了分析齿轮在润滑接触中摩擦系数随着工况条件的变化规律,我们引入Stribeck曲线.Stribeck曲线显示了流体动压润滑,弹流润滑,混合润滑和边界润滑状态的转换,可以作为预测润滑状态简便的方法.Stribeck曲线[1]图中λ为膜厚比,是最小油膜厚度与摩擦副的一对粗糙表面的综合粗糙度之比.式中:λ为油膜比厚,σ1为小齿轮的齿面粗糙度值Ra;σ2为大齿轮的齿面粗糙度值Ra;hmin为最小油膜厚度.当λ1时,齿轮传动处于边界润滑状态.当1λ3时,齿轮传动处于混合润滑状态或弹性流体动压润滑.当λ3时,齿轮传动处于全膜流体动压润滑状态.由Stribeck曲线我们可以看出齿轮的润滑状态主要有边界润滑,弹流润滑和流体动压润滑三种.1.边界润滑.润滑油膜厚度小于两齿面间的综合粗糙度,轮齿间不存在有流动油膜,齿面只能靠边界油膜隔开,轮齿表面有较多的凸峰接触,易发生擦伤,胶合等磨损[2].边界润滑状态是极其不稳定的,极易因为外界条件的改变出现干摩擦的情况,一旦发生干摩擦,磨损率增大,齿轮就会发生拉伤甚至是咬死.所以齿轮润滑应尽量避免边界润滑状态.2.弹流润滑.弹流润滑状态或混合润滑状态,是边界润滑和流体动压润滑共同作用的结果.在这种状态下,载荷一部分有油膜承担,另一部分有接触的微凸体承担.在一定条件下,弹流润滑比边界润滑是的摩擦系数要小,但仍然会有轻微的磨损发生.3.流体动压润滑状态.弹性流体动力润滑状态的是指相互摩擦的表面之间的摩擦,流体润滑膜的厚度往往取决于摩擦表面的材料弹性变形以及润滑剂流变特性的润滑.这种状态下负载全部是由油膜承担的,所以发生胶合,点蚀以及磨损的几率是十分之小的,是比较理想的润滑状态所以如果有条件,我们尽量的把机械设备齿轮减速器的润滑状态调整为弹性流体动力润滑状态[3].从以上齿轮润滑状态分析可以看出油膜厚度是影响齿轮润滑状态转化的关键因素.研究影响齿轮润滑状态转化的条件首先要了解油膜厚度的影响因素.影响最小油膜厚度的因素有很多也很复杂,总的来说主要有齿轮的负载,齿轮工作时的速度,工作温度和环境温度,润滑油粘度等.不过这些因素并不是孤立单独的起作用,而是互相影响互相作用的.一是载荷对最小油膜厚度的影响.当速度一定时,随载荷的增加,轮齿间的油膜形成机理及最小油膜厚度不同.在轻载时,齿轮表面润滑油的压粘效应不明显,表面弹性变形也很小,这时的油膜厚度主要受速度的影响,基本为动压润滑形式,油膜厚度较大.在中等载荷时,油膜厚度只受速度影响,润滑形式介于动压润滑和弹性流体动压润滑之间,当载荷稍有变化时油膜厚度并不变化,在载荷平稳的工作条件下,油膜厚度较稳定.在重载时表面接触应力加大,内部油压也加大,齿廓表面产生较大的弹性变形,润滑油出现明显的压粘效应,此时的润滑状态为弹性流体动压润滑,油膜厚度最小,但油膜刚性较好,油膜稳定.二是速度对最小油膜厚度的影响.当载荷较大时,随着速度的增加,润滑油出现温粘效应.转速增大,润滑油温度升高,降低了润滑油由于压粘效应而增加的粘度,导致润滑油流动性增加,这样,油膜厚度就会随着转速的提高而增大。如果转速较低,由于油的粘度因载荷较大而增大,使其流动性降低,故不易建立有效油膜厚度[4].总之,由Stribeck曲线我们知道减速箱齿轮所处的润滑状态主要有边界润滑,弹流润滑和流体动压润滑三种,通过分析总结出了影响润滑状态转化的主要因素.因为齿轮工作条件的复杂性以及设备对于精度和定量化的要求,在计算最小油膜厚度和进一步研究其影响因素上我们仍有大量工作要做.参考文献[1]纵杰.润滑技术在齿轮传动中的应用分析[J].浙江冶金，2010.[2]时洪文常开华.关于齿轮减速器的润滑[J].砖瓦,2006.[3]李林.浅析机械设备齿轮减速器的润滑[J].科技风,2013.[4]孙健.齿轮在不同工作条件下的润滑状态[N].江苏石油化工学院学报，2001.