典型零部件的润滑——齿轮传动装置

典型零部件的润滑——齿轮传动装置/kuai_su/mocaxuesheji/runhua/lingbujian3.as p齿轮，是机械设备中极为重要的零件。

齿轮的种类很多，消耗量也很大。

加工一对齿轮，要比加工其他零件困难的多，因此加强齿轮的润滑，降低消耗，延长寿命，这是设备润滑工作的重点之一。

一、齿轮的啮合特性与润滑要求齿轮在啮合过程中，同时存在着滚动与滑动。

滚动对于形成动压油膜十分有利，滚动的磨损也非常小。

滑动需要在一定的条件下才能产生动压油膜，滑动容易引起磨损，严重时甚至造成齿面擦伤与胶合。

如下图所示A在B面上滑动，其间有润滑油，A以速度V移动，V与接触线成θ角，θ为90°时，产生动压油膜的条件最好，θ为0时条件最差，甚至不能产生动压油膜。

从这里可以知道，滑动方向是一个极为重要的因素，能否产生动压油膜，很大程度上决定于滑动的方向。

各种齿轮在啮合过程中，滑动方向并不是完全一致，各有其特点。

直齿圆柱齿轮和圆锥齿轮的滑动方向是沿着齿高方向与接触线（沿齿宽方向）垂直的，因此容易形成动压油膜。

渐开线斜齿的圆柱齿轮和圆锥齿轮的滑动方向与接触线也接近与垂直，同时沿齿宽方向还有滚动，滚动速度比较大，因此也是比较容易形成动压油膜。

圆弧齿轮一般都是斜齿，在啮合的瞬间接触宽度较小（即接触弧较小），接触点的滑动方向与接触线的方向是一致的，这就很不利于形成动压油膜。

但是圆弧齿轮沿轴向有高速的滚动，能够提高润滑的效果。

另一方面，圆弧齿轮的制造和安装精度要求较为严格，因此，对于润滑油的润滑性能的要求应比用于渐开线齿轮稍高些。

同时，润滑油应充分考虑增加抗磨能力，才能发挥较大接触强度的优点。

双曲线齿轮的滑动比较严重，其滑动方向除沿齿高方向外，还有沿齿长方向。

特别是沿齿长方向的滑动与接触线的夹角很小，形成油膜的条件比较差，再加上它的接触应力较大，所以润滑条件比较苛刻，要求必须具有高度抗磨性能的润滑油才能满足润滑要求。

蜗杆蜗轮传动的滑动值最大，可以认为没有滚动。

普通圆柱蜗杆的螺旋面与蜗轮齿面的接触线是沿着齿宽方向、并随着啮合的继续而沿齿高的方向移动。

蜗杆圆周速度的方向（接近于滑动速度的方向）与接触线的夹角很小，甚至为零，所以产生动压油膜的条件最差。

因此，对润滑油的抗磨性能要求较高。

圆弧面蜗杆蜗轮齿面的接触线是沿着齿高的方向，而且齿面的整个高度都相接触，接触线与蜗杆的圆周速度方向（接近于滑动速度方向）的夹角很大，最大可达90°，因此具有形成动压油膜的良好条件。

摆线齿轮具有耐磨的特点，广泛的用在钟表机构。

目前也逐渐的用于冶金设备，主要用在摆线齿轮减速器。

它具有体积小、传动比大，传动功率大等特点。

但是由于针齿套筒表面与摆线齿轮之间以及输出轴柱销套与摆动线轮之间的滑动速度及接触应力较高，极易产生磨损，因此它对润滑油的抗磨性能提出较高的要求。

二、润滑对齿轮传动的作用和影响1.润滑对黏着(胶合)的影响黏着是齿轮磨损的一种现象，而且是最多最常见的磨损现象。

黏着是由于齿面的润滑膜完全失去了作用，发生金属直接接触，产生干摩擦（局部高温），使金属熔化互相黏着而又撕开。

轻的，使齿面产生划痕、擦伤；重的，则拉成深沟，严重的使齿面变色，硬度降低，造成整个齿轮磨坏。

润滑油的黏度与齿面的油膜厚度有密切的关系。

润滑油的黏度愈大，齿面的油膜愈厚，愈不容易发生黏着。

因此，使用高黏度润滑油，对于防止齿轮黏着磨损是有积极意义的。

无论是油性添加剂或极压性添加剂，都能与齿面产生一层润滑膜，这一层膜能够起到抗黏着的作用，抗黏着的能力是与添加剂的性质有密切的关系的。

所以重负荷齿轮的润滑油，抗磨添加剂是不可缺少的。

供油量充足可以提高黏着极限负荷，但是油量多到一定程度后，黏着极限负荷就不再提高了。

循环式喷油润滑比灌注式油浴润滑的冷却效果要好，对抗黏着是有利的，而且在一般情况下从啮出侧喷油比啮入侧好。

试验证明，从啮入侧喷油运行温度较高，从啮出侧喷油运行温度有所降低。

把喷油嘴装在啮出侧是比较恰当的。

但要注意高速齿轮，由于离心力较大，油被甩离齿面。

为了避免缺油的危险，可在啮入侧装辅助的小喷油嘴。

总之，采取某些措施，连续冲洗齿面，有效的降低齿面温度，这是很有必要的。

2.润滑对点蚀的影响点蚀是齿轮磨损一种极为普遍的现象。

在齿面超过限度的接触应力反复作用下，由表层裂纹发展为表面金属脱落，齿面上呈现麻斑凹坑，小的如针眼，大的如豆粒，这就是常见的疲劳点蚀。

点蚀的起因是多方面的，最主要的还是接触应力超过了极限。

润滑油选用不当或润滑方式不良，都会引起点蚀。

润滑有的黏度对于点蚀发生是有较大影响的。

如果使用低黏度的油润滑齿轮，低黏度的油流动性较好，容易渗入表面裂纹中，当受到高压的接触应力时，油在裂纹内也产生高压，从而加速了裂纹的发展和金属块的脱落，引起点蚀。

高黏度的油对于渗入裂纹的作用显然没有稀油活泼，另一方面黏度高油膜厚度较大，缓和了冲击负荷，使接触部分的应力均匀化，相对降低了最大应力值，也就增强了齿面耐点蚀的能力。

润滑油中的添加剂对点蚀也是有影响的，特别是极压添加剂，如果使用不当，往往造成腐蚀，加速点蚀的生成。

极压剂促进点蚀发生的原因，可以认为是由于极压剂的腐蚀所引起的，腐蚀使齿面发生微小凹坑，进一步又发展为裂纹，引起点蚀。

为了防止点蚀，使用极压添加剂必须慎重考虑，对于添加剂的组分，用量，齿轮的材质，接触应力，负荷性质，速度，环境温度等都应十分注意不能随便采用。

润滑方式与供油量对点蚀也有影响。

循环喷油的齿轮抗点蚀的能力比油浴润滑的小11%；啮入侧供油比啮出侧供油的抗点蚀能力小，当采用油浴法从啮入侧供油比从啮出侧供油的抗点蚀能力约小8%；当采用循环法从啮入侧供油比从啮出侧供油的抗点蚀能力约小20%；循环喷油若用节流阀调节喷油量，发现油量愈大愈容易点蚀。

供油量过多，则部分油会困在啮合的齿面间，受到啮合压挤，从而产生局部高压，增大了接触应力，使齿面容易产生疲劳裂纹，同时油在高压作用下渗入裂纹，以致促进点蚀的发生和发展。

从防止点蚀的角度出发，供油量不宜过多，但是为了防止粘着，又必须要有充分的供油量，二者应是辨证的统一才能取得良好的润滑效果。

3.润滑对磨损的影响磨损是摩擦的必然结果。

即使是液体润滑状态，认为没有机械磨损，也有氧化磨损，不过及其微小而已。

极压润滑状态，在反复破膜有反复成膜的过程中是有磨损的。

破膜时就会有微粒从齿面脱落。

这样的磨损是正常现象，符合客观规律，其磨损速度是比较缓慢的。

如果润滑油中混入了泥沙，灰尘，铁鳞，金属末等，就会产生磨料状磨损，磨损速度就比较快乐。

各种润滑油对磨料状磨损不起改善作用，油只能把外来的杂质从齿面冲洗掉。

如果磨损微粒悬浮在油中，将起研磨剂的作用，促使磨料状磨损继续发展。

不同的齿形，其磨损状况也不同。

圆弧齿轮的齿面各点滑动速度是一致的，所以整个齿的磨损是均匀的。

渐开线齿轮的齿面滑动速度方向大小都是变化的，所以齿面的磨损状况也是变化的，初期磨损阶段，齿面磨损量的分布基本上符合滑动速度的大小和方向。

进入正常磨损阶段，齿面磨损量的分布，却出现特别异常的情况。

有些材料在正常磨损阶段，齿面的磨损趋于均匀化，例如铸铁就是这样；而软钢的磨损就不是这样，即滑动速度大的地方，磨损量不一定是最大的，小齿轮在节圆附近的磨损量最大，其次是齿顶部分，齿根部分磨损不大。

大齿轮也是在节圆附近和齿顶部分的磨损较大，齿根部分磨损较小，在节圆初略微凸起。

为了防止磨料磨损，保持润滑油的洁净是非常必要的。

油浴式润滑选用较低黏度的油，有利于磨粒的沉淀。

循环式润滑系统中装置过滤器，并定期进行油质的净化处理，有的还安装磁性过滤器，用以清除油中的铁屑末，定期对润滑系统的油质取样化验，定期的清洗换油。

这些措施都是使润滑油保持清洁，达到防止磨料状磨损的目的。

4.润滑对振动、噪声的影响振动和噪声几乎是同时出现的，振动剧烈则噪声增大。

齿轮齿面间如果有足够的油量，油膜较厚，由于油膜的阻尼缓冲作用，齿轮的振动减小，运转的噪声也得到改善。

润滑油的黏度、品种、供油量等，对噪声的影响不显著。

但是由于润滑不良而造成齿面损伤，这时噪声就明显增大。

因此在运行过程中，可根据齿轮的噪声变化情况，判断齿轮的润滑状况是否良好。

三、齿轮传动润滑方式的选择1.油浴润滑油浴润滑以齿轮箱体作为油槽，齿轮浸在油中一定的深度，由于齿轮的旋转，搅动油飞溅，油滴溅到各个部位进行润滑。

这种方法比较简单，适用于速度不高的中小型齿轮箱。

因为油要有一定的速度才能够飞溅，所以齿轮的圆周速度要大于3m/s。

但是速度又不能太高，速度太高会使油甩离齿面而润滑不良，同时也会增大搅拌的功率损失。

采用油浴润滑的圆柱齿轮传动，圆周速度一般不超过12～15m/s，蜗轮蜗杆传动的蜗杆圆周速度一般不超过6～10m/s。

油浴润滑的齿轮箱，要经常检查油位高度，油面太低不能飞溅，油面太高增加搅动阻力，会使整个齿轮箱的运行温度升高，油温升高，加速了润滑油的氧化变质。

正常的油位面应当是浸没中间轴大齿轮的一个全齿高。

2.循环润滑循环润滑是采用单独的一套润滑系统，油通过油泵压送到齿轮箱，然后又流回油箱，如此不断的循环。

它兼有润滑、冷却、冲洗齿面的作用，效果是比较好的，适用于圆周速度较高，功率较大的齿轮传动。

圆柱齿轮圆周速度大于12～15m/s，蜗杆圆周速度大于6～10m/s，需要采用循环润滑。

3.油雾润滑对于传动精度要求很高，传动功率不是太大的齿轮，选用油雾润滑是有很多优点的。

4.离心润滑在齿轮轮齿底钻若干个径向小孔，利用齿轮旋转时离心力作用，把油从小孔甩出，供给到啮合的齿面。

油在离心力的作用下有连续冲洗冷却的效果。

此法也可以把高黏度的油供给到啮合齿面，防止高速齿轮因离心力作用造成的齿面润滑不良。

它的功率损失，以及对振动的缓冲效果，都比其他润滑方法好。

但是在齿底钻小孔加工制造上会增加很多麻烦。

同时齿轮的结构上也变得复杂，另外还需要一套供油设备。

所以一般的设备不宜采用这种方法；对转速很高，又要确保安全运行的重要的大型齿轮应采用这种润滑方法。

5.润滑脂润滑某些低速重负荷的齿轮，用0号或1号压延机脂装入齿轮箱内，实践证明效果良好，即可减低磨损，又可避免漏油。

但应注意把齿轮箱盖封好，不要让铁鳞进入，否则铁鳞落入后，不能沉淀，反而加速了磨损。

可以用于齿轮箱润滑的，还有0号合成锂基脂，0号钠基脂（或含石墨的），0号复合钙铅润滑脂等。

6.固体润滑圆柱齿轮减速器负荷不大，又较平稳，可以采用二硫化钼半干膜润滑（即底膜加保膜），实践证明，这种润滑方式有良好的效果。

对于处理漏油，这确是一个行之有效的方法。

某些部位还可以采用粉状固体润滑剂飞扬润滑，应用时必须先做试验，取得经验之后，再推广应用。