第二章 齒輪傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑.ppt

1 第二章齒輪傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑 齒輪 是機(jī)械設(shè)備中極為重要的零件 齒輪的種類很多 消耗量也很大 加工齒輪要比加工其他零件困難得多 成本高 因此加強(qiáng)齒輪的潤(rùn)滑 降低消耗 延長(zhǎng)壽命 這是設(shè)備潤(rùn)滑工作的重點(diǎn)之一 2 第一節(jié)齒輪的潤(rùn)滑原理 3 一齒輪的嚙合過(guò)程 要研究齒輪的潤(rùn)滑狀況 首先應(yīng)分析齒輪的嚙合過(guò)程 圖2 1是一對(duì)漸開(kāi)線輪齒 I是主動(dòng)齒輪 是被動(dòng)齒輪 開(kāi)始嚙合時(shí) 圖2 1a a點(diǎn)與d點(diǎn)接觸 b點(diǎn)和e點(diǎn)均是節(jié)圓上的一點(diǎn) 當(dāng)轉(zhuǎn)到 圖2 1b 位置時(shí) b點(diǎn)和e點(diǎn)相接觸 在離開(kāi)的一瞬間 如圖2 1c的位置 c點(diǎn)和f點(diǎn)相接觸 根據(jù)齒面的形狀 我們知道 ab de ef bc 圖2 1齒輪的嚙合過(guò)程 主動(dòng)齒輪 被動(dòng)齒輪 4 所以在嚙合過(guò)程中 由于兩個(gè)齒面接觸部分的弧長(zhǎng)不相等 因此必然要產(chǎn)生滑動(dòng) 離節(jié)圓越遠(yuǎn)的地方 其滑動(dòng)速度就越大 只有在節(jié)圓處才是純粹的滾動(dòng) 因?yàn)辇X面要產(chǎn)生滑動(dòng) 所以有滑動(dòng)摩擦力 這個(gè)摩擦力 使主動(dòng)輪齒面的金屬向節(jié)圓處擠出 而被動(dòng)輪齒面則擠向節(jié)圓 5 無(wú)論是主動(dòng)齒或被動(dòng)齒其滾動(dòng)的方向與滑動(dòng)摩擦力的方向 在齒頂部分是一致的 而在齒根部分則是相反的 總的來(lái)說(shuō) 漸開(kāi)線齒輪在嚙合過(guò)程中 既有滑動(dòng)又有滾動(dòng) 嚙合點(diǎn)的幾何形狀隨著運(yùn)動(dòng)而不斷地發(fā)生變化 齒輪嚙合面在一定的條件下能夠產(chǎn)生動(dòng)壓油膜潤(rùn)滑條件還是比較有利的 6 二齒輪的嚙合特性齒輪在嚙合過(guò)程中 同時(shí)存在著滾動(dòng)與滑動(dòng) 滾動(dòng)對(duì)于形成動(dòng)壓油膜十分有利 滾動(dòng)的磨損也非常小 滑動(dòng)需要在一定的條件下才能產(chǎn)生動(dòng)壓油膜 滑動(dòng)容易引起磨損 嚴(yán)重時(shí)甚至造成齒面擦傷與膠合 7 如圖2 2所示 A在B面上滑動(dòng) 其間有潤(rùn)滑油 A以速度V移動(dòng) V與接觸線成 角 為90 時(shí) 產(chǎn)生動(dòng)壓油膜的條件最好 為零時(shí)條件最差 甚至不能產(chǎn)生動(dòng)壓油膜 從這里可以知道 滑動(dòng)方向是一個(gè)極為重要的因素 能否生成動(dòng)壓油膜 很大程度上決定于滑動(dòng)的方向 各種齒輪在嚙合過(guò)程中 滑動(dòng)方向并不是完全一致的 各有其特點(diǎn) 圖2 2 8 直齒圓柱齒輪和圓錐齒輪的滑動(dòng)方向是沿著齒高方向與接觸線 沿齒寬方向 垂直的 因此容易形成動(dòng)壓油膜 漸開(kāi)線斜齒的圓柱齒輪和圓錐齒輪的滑動(dòng)方向與接觸線也接近于垂直 同時(shí)沿齒寬方向還有滾動(dòng) 滾動(dòng)速度比較大 因此也是比較容易形成動(dòng)壓油膜 9 三 齒面的潤(rùn)滑狀態(tài) 良好的潤(rùn)滑可以使齒面保持一層完整的潤(rùn)滑油膜 齒面潤(rùn)滑膜的狀態(tài)與齒面的接觸應(yīng)力 滑動(dòng)方向 潤(rùn)滑油性能有著密切的關(guān)系 歸納起來(lái) 齒面潤(rùn)滑膜大體上有以下4種狀態(tài) 10 1 動(dòng)壓液體潤(rùn)滑狀態(tài)很早以前 就有人在這方面進(jìn)行過(guò)研究 通過(guò)前人的研究 已經(jīng)從理論上肯定了齒面能夠形成動(dòng)壓油膜 我們的實(shí)踐也證實(shí)了這種理論的合理性 2 邊界潤(rùn)滑狀態(tài)為了防止磨損 可在潤(rùn)滑油中添加油性添加劑 油性添加劑的分子能比較牢固地吸附在齒面 這時(shí)靠吸附膜阻止高峰點(diǎn)接觸保持潤(rùn)滑 潤(rùn)滑是否良好 同添加劑有直接的關(guān)系 冶金設(shè)備的齒輪傳動(dòng)裝置 絕大部分都是處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài) 11 3 極壓潤(rùn)滑狀態(tài)如果齒面的負(fù)荷再繼續(xù)增大 邊界吸附膜也會(huì)破裂 為了提高潤(rùn)滑性能 就要在油中加入極壓添加劑 它能與齒面反應(yīng)生成極壓潤(rùn)滑膜 所以必須使用良好的極壓潤(rùn)滑油 才能保持良好的極壓潤(rùn)滑狀態(tài) 4 固體膜潤(rùn)滑狀態(tài)這種潤(rùn)滑狀態(tài)是將固體潤(rùn)滑劑粉末或敷結(jié)劑涂于齒面 以保持齒面有一層固體潤(rùn)滑膜 目前廣泛使用的固體潤(rùn)滑劑是二硫化鉬和石墨 二硫化鉬能在齒輪表面生成一層牢固的潤(rùn)滑膜 現(xiàn)在 在冶金設(shè)備中已有不少圓柱齒輪應(yīng)用二硫化鉬固體膜潤(rùn)滑 12 第二節(jié)潤(rùn)滑對(duì)齒輪傳動(dòng)的作用和影響 13 一潤(rùn)滑對(duì)黏著 膠合 的影響?zhàn)ぶ驱X輪磨損的一種現(xiàn)象 而且是最多最常見(jiàn)的磨損現(xiàn)象 黏著是由于齒面的潤(rùn)滑膜完全失去了作用 發(fā)生金屬直接接觸 產(chǎn)生干摩擦 局部高溫 使金屬熔化互相敷著而又撕開(kāi) 輕的 使齒面產(chǎn)生劃痕 擦傷 重的 則拉成深溝 嚴(yán)重的使齒面變色 硬度降低 造成整個(gè)齒輪磨壞 14 齒輪 是機(jī)械設(shè)備中極為重要的零件 齒輪的種類很多 消耗量也很大 加工齒輪要比加工其他零件困難得多 成本高 因此加強(qiáng)齒輪的潤(rùn)滑 降低消耗 延長(zhǎng)壽命 這是設(shè)備潤(rùn)滑工作的重點(diǎn)之一 15 二潤(rùn)滑對(duì)點(diǎn)蝕的影響點(diǎn)蝕 表面疲勞磨損 是齒輪磨損一種極為普通的現(xiàn)象 在齒面超過(guò)限度的接觸應(yīng)力反復(fù)作用下 由表層裂紋發(fā)展為表面金屬脫落 齒面上呈現(xiàn)麻斑凹坑 小的如針眼 大的如豆粒 這就是常見(jiàn)的疲勞點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕的起因是多方面的 最主要的還是接觸應(yīng)力超過(guò)了極限 潤(rùn)滑油選用不當(dāng)或潤(rùn)滑方式不良 都會(huì)引起點(diǎn)蝕 16 潤(rùn)滑油的黏度對(duì)于點(diǎn)蝕發(fā)生是有較大影響的 如果使用低黏度的油潤(rùn)滑齒輪 低黏度的油流動(dòng)性較好 容易滲入表面裂紋中 當(dāng)受到高壓的接觸應(yīng)力時(shí) 油在裂紋內(nèi)也產(chǎn)生高壓 從而加速了裂紋的發(fā)展和金屬塊的脫落 引起點(diǎn)蝕 高黏度的油對(duì)于滲入裂紋的作用顯然沒(méi)有稀油活潑 另一方面黏度高油膜厚度較大 緩和了沖擊負(fù)荷 使接觸部分的應(yīng)力均勻化 相對(duì)地降低了最大應(yīng)力值 也就增強(qiáng)了齒面耐點(diǎn)蝕的能力 17 三潤(rùn)滑對(duì)振動(dòng) 噪聲的影響振動(dòng)和噪聲幾乎是同時(shí)出現(xiàn)的 振動(dòng)劇烈則噪聲增大 齒輪齒面間如果有足夠的油量 油膜較厚 由于油膜的阻尼緩沖作用 齒輪的振動(dòng)減小 運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲也得到改善 18 第三節(jié)齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑方式的選擇 19 一油浴潤(rùn)滑油浴潤(rùn)滑以齒輪箱體作為油槽 齒輪浸在油中一定的深度 由于齒輪的旋轉(zhuǎn) 攪動(dòng)油飛濺 油滴飛濺到各個(gè)部位進(jìn)行潤(rùn)滑 20 這種方法比較簡(jiǎn)單 適用于速度不高的中小型齒輪箱 因?yàn)橛鸵幸欢ǖ乃俣炔拍軌蝻w濺 所以齒輪的圓周速度要大于3m s 但是速度又不能太高 速度太高會(huì)使油甩離齒面而潤(rùn)滑不良 同時(shí)也會(huì)增大攪拌的功率損失 采用油浴潤(rùn)滑的圓柱齒輪傳動(dòng) 圓周速度一般不超12 15m s 蝸桿蝸輪傳動(dòng)的蝸桿圓周速度一般不超過(guò)6 10m s 21 二循環(huán)潤(rùn)滑循環(huán)潤(rùn)滑是采用單獨(dú)的一套潤(rùn)滑系統(tǒng) 油通過(guò)油泵壓送到齒輪箱 然后又流回油箱 如此不斷地循環(huán) 它兼有潤(rùn)滑 冷卻 沖洗齒面的作用 效果是比較好的 適用于圓周速度較高 功率較大的齒輪傳動(dòng) 軋鋼廠軋制線上的齒輪都是采用循環(huán)潤(rùn)滑 圓柱齒輪圓周速度大于12 15m s 蝸桿圓周速度大于6 10m s 需要采用循環(huán)潤(rùn)滑 22 三潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑某些低速重負(fù)荷的齒輪 采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 實(shí)踐證明效果良好 既可減低磨損 又可避免漏油 目前 在冶金設(shè)備中 有部分齒輪箱采用了半流體狀的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 四固體潤(rùn)滑圓柱齒輪減速器負(fù)荷不大 又比較平穩(wěn) 可以采用二硫化鉬半干膜潤(rùn)滑 即底膜加保膜 實(shí)踐證明 這種潤(rùn)滑方式有良好的效果 對(duì)于處理漏油 這確是一個(gè)行之有效的方法 23 第四節(jié)齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑油品的選擇 24 潤(rùn)滑油品的選擇是根據(jù)設(shè)備對(duì)潤(rùn)滑油的技術(shù)要求決定的 要選擇好油品 必須首先了解設(shè)備的性能參數(shù) 對(duì)潤(rùn)滑有沒(méi)有特殊要求 根據(jù)設(shè)備潤(rùn)滑技術(shù)上的要求 選擇能夠滿足這些要求的油品 通常有下列幾項(xiàng)原則供選擇時(shí)參考 25 1 齒輪的載荷是選擇油品的主要依據(jù) 輕負(fù)荷可選用不含添加劑的油 負(fù)荷較大 滑動(dòng)較大 例如蝸桿 可選用含有油性添加劑的油 重負(fù)荷面又有強(qiáng)烈沖擊的 例如雙曲線齒輪 軋鋼機(jī)齒輪座 應(yīng)考慮選用全極壓齒輪油 2 齒輪的速度是選擇油黏度的主要依據(jù) 速度高的選用低黏度油 速度低的選用高黏度油 3 潤(rùn)滑方式是選油的參考條件 循環(huán)潤(rùn)滑必須要求油品的流動(dòng)性好 含膠質(zhì)瀝青較多的汽缸油不宜選用 油浴式潤(rùn)滑則可選用汽缸油 26 4 潤(rùn)滑系統(tǒng)的對(duì)象也要考慮 與齒輪共用一個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)的部件 例如滑動(dòng)軸承是否對(duì)油質(zhì)有特殊要求 如果齒輪要求潤(rùn)滑油必須含有抗磨添