齿轮箱热平衡温升与热功率试验
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・ ６・ ２
矿 业 科 学 技 术
１ ９ 年第 ３ ４ ９６ 、 期
６ 齿 平 温 与 盏 ， 轮 热 衡 升热 ７
王 江 琦 丽
： 鲞
／￣ － ｒ ） ： ＴＨ１ ２ ４１ ３．
现
暂式 ÷
率。 由于齿 轮箱 的热 功率大 小 同很 多 因素有 关 ． 以 所 必须通 过实验铡算 ． 才佳取 得科 学可靠 的 数据 。
齿 轮箱 热平衡 温升达到允 许值 山 时 ， 其最 大承 载功 率 即为它 的热 功率 。中小型齿 轮箱的 热功率 比 它 的机 械 功 率（ 计 功率 成名 义 功率 ） 低 ， 设 要 这时 热 功 率的大 小井 不重 要。 但是 ， 大型 齿轮箱的 热 功率 比 其机 械功 率要 低 ， 如按 照《 倒 中华人 民共和 国专业 标 准 ７ Ｊ ９０ －８ ＇ ￣ １ ０ ４ ８ 中数 据 计算 ， 于额 定 机 械 功 率 Ｂ 对 ７— ８ 蚀 ｗ 三级 圆柱齿 轮减 速器 ． 常用速 比 ３ ． ９ ４ 在 １５ 时的热 功 率仅 为其 额 定机 槭功 率 的 ８ １ Ａ～３ ． ， ｏ ５７ 机械 功 率越大 ． 热功率 的百分 比越小 。 选时 热功率 的 大 小 就非 常重 要 了， 它是 齿 轮箱 允 许的 最大 承 载 功
散 热系数 。
一
仪上直 接 读出 。
裹 １ Ｉ Ｓ １０ ） ￣ ５ 试验 齿轮 辅热平 衡温 度与 温升 Ｃ
式 中 一试验 齿轮 箱传 动效率 ． 定 甲 ０ ９ ８ 铡 ．７ ； Ⅳ１ 试验齿 轮箱 高速轴 的最大 加载 功率 ； 一 由表 １数 据 一 ５０ ・ 及 仉一 １ ７ｔ ｒｉ ０Ｎ ５ ９ ／ ｎ可计 ａ
安 装 在箱体 内组 成一部 件 ， 通称齿 轮箱 。 轮档 在工 齿 作时 ， 运行 时同的增 加 ， 随 箱体 内润 滑油的温 度不 断
升高 。 在运 行 的前一 阶段温 升较 快 ， 后一 阶段温 升 而
缓 慢 ・ 后齿轮 箱 内润 滑袖 的温 度 不再 升 高而 达刊 最 热平衡 。 齿轮 箱从开 始运行 到热 平衡时 ． 箱体 内润 其 滑 油温虞 的 升高值 ・ 即为该 齿轮箱 的热平衡 温升 。 齿 轮 箱 的热 平 衡温 升值 ， 其 负荷 大 小 、 动效 率 、 与 传 散 热系 数 及散 热面 积等 参数 有关 ， 负 荷大 小外 其 它 除 参 数均难 准 确确定 。 因此 一 某齿轮箱 在 一定负荷 下 的 热 平衡温 升 ． 须通过 试验 定才较 为科学 可靠 。 必 热 平 衡温 升 有 一特 定 的允许 值 ． 例如 煤 机行 业 标 准规 定 齿轮 箱 内润滑 油 最 高温 度 为 ∞℃ ， 境温 度 环
均为 硬 齿面 ６级 精度 ， 就保 证 了陪 试齿 轮箱 有 足 这
够 的机 槭强度 和热 功率 。 试 验方法 是从 空 载运行 开始 ， 同 瞩 １ ０ ・ 每 ０Ｎ ｍ 莲 级 加 载 ． 速轴 （ 主 电机 轴 联 系 ） 速 １０ ｒ 低 同 转 ０ ０／ ａｎ高 ｒｉ ， 速轴 转 速 １ ７ｒ ｒｉ 改变 ， 一级 载 荷 下 ５ ９／ ｎ不 ａ 每 都 运行 到齿 轮 箱 内的 润滑油 温度 达 到 热 平衡 为止 ．
最 后一级 载荷使 热 平衡 时最 高油温 等于 或接 近允许 温 度 ９ ℃ 。经 过多 次试 验 ・ Ｏ 在每 一级 载荷 下试 验对 当时 的环境 温度和 热 平衡 温 度 逐一 记录 ， 依此 计 并 算 得热 平衡 温 升值 （ １。 表 ） 表 中室温是 水银温 度计在齿 轮箱 达到 热 平衡时 的 指示 值 ． 热平 衡温 度是 通 过安 装 在齿 轮 箱 润 滑油 内 的温度传感 器 由试验 台控制柜 上 的温度 调节 仪显
收 稿 日期 ；９ ６ Ｏ — ２ １９一 ７ ６
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齿轮箱 热平衡温升 与热功率试验
示 ， 载何 而 的大 小 由电 动加 载 器 控 制可 在 扭矩
． ７‘ ２
升试 验和 效率试 验 （ 本文 不涉及 效率 试验的 范畴 ） 的 数 据计算得 来 。其步骤是 首 先按下式 计算 齿 轮箱 的
不 同。但 是 ， 过多次试验 发现 ， 一级载 荷下 从齿 经 每
Baidu Nhomakorabea将 上 列数 据代 入 （ ） 经计算 得 齿 轮 箱 的散 热 １式
系数 一２ ． ９／ ｍ Ｋ。 ６ １ Ｊｓ・ 然后 即可按下 式计 算得
轮 箱开 始运 行 到热平衡 所经 历 的时 间大致 都 在 ２ ～ ３小 时 的范圉 ． 中在加载 ＝５ ０ ・ 下 一次试 其 ０Ｎ ｍ 验 的时 间记录 如表 ２ 。 裹 ２ 加 载 Ｍ 一 ５ ０ ・ 热 平衡试 吐时 闻记 录 ０Ｎ ｍ
试验齿 轮箱的 热功 率。
Ｉ 』 一 ｝Ｆ（ － ） ｖ Ｖ Ｔ 面 丽ｔ ￣ ｔ ｏ
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取式 中（ －ｔ ＝ ７ ＂ 连 同上 述数 据 代 入 （ ） ｆ ～ ） ０Ｃ井 ２ 式 即可计 算得 热功率 Ⅳ． ２ ９ Ｗ 。 一９ ． ５ｋ
４ 结束 语
研究 和设计大 型齿 轮减 速器或 者大 功率 齿轮 变 速箱 ， 必须考 虑其 热平衡 沮升 涉及 热功 率问题 ， 都 否 则这些设 备 中的 主要机 件将会 受到 热损 伤而 不能正 常工作 。 本文所 讨论 的试验 项 目． 正是 为 解决这 类实 际问题的技 术基 础 ， 它具有 重要 的现 实意 义。
参
考
文
献
１ 中华 人 民共 和 国专 业 标 准 ， Ｂ １Ｏ ４ ８ 机 Ｚ Ｊ ９ Ｏ ￣８ 械 电子工业 部 ．９ ８ １８ Ｉ
２ 张 文 样等 ． 速 器 敷 率 及 其测 算 ・机 械 传 动 ・ 减
１ ９ ３） ９ ４（
３ 范垂 本 ．齿轮 的强度 和试验 ．机 械工 业 出版 社 ， 从 表 ２可 以看 出试 验运 行的前 一阶段｛ 升高 由沮 很 快 ， 一阶 段温 升逐渐 缓 慢 ． 后 最后 １ ５分 钟 内｛ 由沮 不再 上 升 ． 此认 定齿 轮箱 达到 了热平衡 ． 据
算 得 Ｎ１ ８ ． ｋ ； １０ Ｗ
Ｆ 试验齿 轮 箱的散热 面积 ， 测算 Ｆ一 一 经
１ １５４玎 ．１ Ｔ ；
ｆ 试验 时热 平衡 温度 ． 一 由表 １ｆ Ｏ 一９ ℃ ｆ 试验 时环境温 度 ． ｏ 一 由表 １ｔｍ８ ＇ ｏ ９ Ｃ．
由 表 １可 知 ． 同载 荷下 齿轮 箱 的 热平 衡温 度 不
ｔ取 ２ ℃ ， 。 ０ 则允许 温 升 山 一ｔ 一ｆ＝７ ℃。 一 ｏ ０
感 器 由二 次仪表 直接 显示 ， 电机 同试 验 台低 速轴 主
联接可 在 １０ Ｓ ０ ／ ｎ范围 内实 现无 级 调逮 ． ５ ￣ｌ ０ ｒｍｉ 能
进行 静态与初 态 、 向与反 向无级 加载 ， 大封 闭功 正 最 率可选 ３ ０ Ｗ 。试 验齿轮 箱为单 级传 动 ． 比 ３ １ｋ 速 ０， ｌ 采 取油 浴润 滑 自然散 热 。陪试 齿 轮箱采 用 喷油润 ９ 滑 ． 环油 用 盘管 水 冷 ， 循 一对 陪试 齿 轮莲 比 ６ Ｏ，３ ８
］ ９ ９７
作
者
简
介
王江琦 ． 南矿 业 学院机 械 系助 理 工程 师 ．９ ７ 准 １ ８
３ 热 功率 试验
齿轮 箱 的 热功率 大小 ， 际 上是 根 据 热 平衡 温 实
年毕 业于安般 大 学哲 学系（ 函大）担 任 赛验 教 学， 。 Ｉ 承 担 了有 关科 研项 目的试验 研 宄工作 ， 曾参 与 完成 ７煤炭部 大功率减 速 嚣散 熟幕 １ 科研 项 目。
１ 前言
齿 轮减 速器和 齿轮 变速器 都是 一对 或多对 齿轮
２ 热 平 衡温 升试 验
热平衡 温 升试验 在 Ｄ 一 １ ０电动 加载 封闭 式 ｃｓ ５ 齿轮试 验 台上 进 行。诙 试验 台功能 比较 齐全 ， 速 转 载荷 、 功率 及 齿轮 箱内 润滑油 温 度等 参数 均 通 过 传
・ ６・ ２
矿 业 科 学 技 术
１ ９ 年第 ３ ４ ９６ 、 期
６ 齿 平 温 与 盏 ， 轮 热 衡 升热 ７
王 江 琦 丽
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率。 由于齿 轮箱 的热 功率大 小 同很 多 因素有 关 ． 以 所 必须通 过实验铡算 ． 才佳取 得科 学可靠 的 数据 。
齿 轮箱 热平衡 温升达到允 许值 山 时 ， 其最 大承 载功 率 即为它 的热 功率 。中小型齿 轮箱的 热功率 比 它 的机 械 功 率（ 计 功率 成名 义 功率 ） 低 ， 设 要 这时 热 功 率的大 小井 不重 要。 但是 ， 大型 齿轮箱的 热 功率 比 其机 械功 率要 低 ， 如按 照《 倒 中华人 民共和 国专业 标 准 ７ Ｊ ９０ －８ ＇ ￣ １ ０ ４ ８ 中数 据 计算 ， 于额 定 机 械 功 率 Ｂ 对 ７— ８ 蚀 ｗ 三级 圆柱齿 轮减 速器 ． 常用速 比 ３ ． ９ ４ 在 １５ 时的热 功 率仅 为其 额 定机 槭功 率 的 ８ １ Ａ～３ ． ， ｏ ５７ 机械 功 率越大 ． 热功率 的百分 比越小 。 选时 热功率 的 大 小 就非 常重 要 了， 它是 齿 轮箱 允 许的 最大 承 载 功
散 热系数 。
一
仪上直 接 读出 。
裹 １ Ｉ Ｓ １０ ） ￣ ５ 试验 齿轮 辅热平 衡温 度与 温升 Ｃ
式 中 一试验 齿轮 箱传 动效率 ． 定 甲 ０ ９ ８ 铡 ．７ ； Ⅳ１ 试验齿 轮箱 高速轴 的最大 加载 功率 ； 一 由表 １数 据 一 ５０ ・ 及 仉一 １ ７ｔ ｒｉ ０Ｎ ５ ９ ／ ｎ可计 ａ
安 装 在箱体 内组 成一部 件 ， 通称齿 轮箱 。 轮档 在工 齿 作时 ， 运行 时同的增 加 ， 随 箱体 内润 滑油的温 度不 断
升高 。 在运 行 的前一 阶段温 升较 快 ， 后一 阶段温 升 而
缓 慢 ・ 后齿轮 箱 内润 滑袖 的温 度 不再 升 高而 达刊 最 热平衡 。 齿轮 箱从开 始运行 到热 平衡时 ． 箱体 内润 其 滑 油温虞 的 升高值 ・ 即为该 齿轮箱 的热平衡 温升 。 齿 轮 箱 的热 平 衡温 升值 ， 其 负荷 大 小 、 动效 率 、 与 传 散 热系 数 及散 热面 积等 参数 有关 ， 负 荷大 小外 其 它 除 参 数均难 准 确确定 。 因此 一 某齿轮箱 在 一定负荷 下 的 热 平衡温 升 ． 须通过 试验 定才较 为科学 可靠 。 必 热 平 衡温 升 有 一特 定 的允许 值 ． 例如 煤 机行 业 标 准规 定 齿轮 箱 内润滑 油 最 高温 度 为 ∞℃ ， 境温 度 环
均为 硬 齿面 ６级 精度 ， 就保 证 了陪 试齿 轮箱 有 足 这
够 的机 槭强度 和热 功率 。 试 验方法 是从 空 载运行 开始 ， 同 瞩 １ ０ ・ 每 ０Ｎ ｍ 莲 级 加 载 ． 速轴 （ 主 电机 轴 联 系 ） 速 １０ ｒ 低 同 转 ０ ０／ ａｎ高 ｒｉ ， 速轴 转 速 １ ７ｒ ｒｉ 改变 ， 一级 载 荷 下 ５ ９／ ｎ不 ａ 每 都 运行 到齿 轮 箱 内的 润滑油 温度 达 到 热 平衡 为止 ．
最 后一级 载荷使 热 平衡 时最 高油温 等于 或接 近允许 温 度 ９ ℃ 。经 过多 次试 验 ・ Ｏ 在每 一级 载荷 下试 验对 当时 的环境 温度和 热 平衡 温 度 逐一 记录 ， 依此 计 并 算 得热 平衡 温 升值 （ １。 表 ） 表 中室温是 水银温 度计在齿 轮箱 达到 热 平衡时 的 指示 值 ． 热平 衡温 度是 通 过安 装 在齿 轮 箱 润 滑油 内 的温度传感 器 由试验 台控制柜 上 的温度 调节 仪显
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齿轮箱 热平衡温升 与热功率试验
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Baidu Nhomakorabea将 上 列数 据代 入 （ ） 经计算 得 齿 轮 箱 的散 热 １式
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轮 箱开 始运 行 到热平衡 所经 历 的时 间大致 都 在 ２ ～ ３小 时 的范圉 ． 中在加载 ＝５ ０ ・ 下 一次试 其 ０Ｎ ｍ 验 的时 间记录 如表 ２ 。 裹 ２ 加 载 Ｍ 一 ５ ０ ・ 热 平衡试 吐时 闻记 录 ０Ｎ ｍ
试验齿 轮箱的 热功 率。
Ｉ 』 一 ｝Ｆ（ － ） ｖ Ｖ Ｔ 面 丽ｔ ￣ ｔ ｏ
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研究 和设计大 型齿 轮减 速器或 者大 功率 齿轮 变 速箱 ， 必须考 虑其 热平衡 沮升 涉及 热功 率问题 ， 都 否 则这些设 备 中的 主要机 件将会 受到 热损 伤而 不能正 常工作 。 本文所 讨论 的试验 项 目． 正是 为 解决这 类实 际问题的技 术基 础 ， 它具有 重要 的现 实意 义。
参
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文
献
１ 中华 人 民共 和 国专 业 标 准 ， Ｂ １Ｏ ４ ８ 机 Ｚ Ｊ ９ Ｏ ￣８ 械 电子工业 部 ．９ ８ １８ Ｉ
２ 张 文 样等 ． 速 器 敷 率 及 其测 算 ・机 械 传 动 ・ 减
１ ９ ３） ９ ４（
３ 范垂 本 ．齿轮 的强度 和试验 ．机 械工 业 出版 社 ， 从 表 ２可 以看 出试 验运 行的前 一阶段｛ 升高 由沮 很 快 ， 一阶 段温 升逐渐 缓 慢 ． 后 最后 １ ５分 钟 内｛ 由沮 不再 上 升 ． 此认 定齿 轮箱 达到 了热平衡 ． 据
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Ｆ 试验齿 轮 箱的散热 面积 ， 测算 Ｆ一 一 经
１ １５４玎 ．１ Ｔ ；
ｆ 试验 时热 平衡 温度 ． 一 由表 １ｆ Ｏ 一９ ℃ ｆ 试验 时环境温 度 ． ｏ 一 由表 １ｔｍ８ ＇ ｏ ９ Ｃ．
由 表 １可 知 ． 同载 荷下 齿轮 箱 的 热平 衡温 度 不
ｔ取 ２ ℃ ， 。 ０ 则允许 温 升 山 一ｔ 一ｆ＝７ ℃。 一 ｏ ０
感 器 由二 次仪表 直接 显示 ， 电机 同试 验 台低 速轴 主
联接可 在 １０ Ｓ ０ ／ ｎ范围 内实 现无 级 调逮 ． ５ ￣ｌ ０ ｒｍｉ 能
进行 静态与初 态 、 向与反 向无级 加载 ， 大封 闭功 正 最 率可选 ３ ０ Ｗ 。试 验齿轮 箱为单 级传 动 ． 比 ３ １ｋ 速 ０， ｌ 采 取油 浴润 滑 自然散 热 。陪试 齿 轮箱采 用 喷油润 ９ 滑 ． 环油 用 盘管 水 冷 ， 循 一对 陪试 齿 轮莲 比 ６ Ｏ，３ ８
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作
者
简
介
王江琦 ． 南矿 业 学院机 械 系助 理 工程 师 ．９ ７ 准 １ ８
３ 热 功率 试验
齿轮 箱 的 热功率 大小 ， 际 上是 根 据 热 平衡 温 实
年毕 业于安般 大 学哲 学系（ 函大）担 任 赛验 教 学， 。 Ｉ 承 担 了有 关科 研项 目的试验 研 宄工作 ， 曾参 与 完成 ７煤炭部 大功率减 速 嚣散 熟幕 １ 科研 项 目。
１ 前言
齿 轮减 速器和 齿轮 变速器 都是 一对 或多对 齿轮
２ 热 平 衡温 升试 验
热平衡 温 升试验 在 Ｄ 一 １ ０电动 加载 封闭 式 ｃｓ ５ 齿轮试 验 台上 进 行。诙 试验 台功能 比较 齐全 ， 速 转 载荷 、 功率 及 齿轮 箱内 润滑油 温 度等 参数 均 通 过 传