齒輪的潤(rùn)滑原理

       齒輪傳動(dòng)是最常見(jiàn)的機(jī)械傳動(dòng)形式之一，在各種齒輪傳動(dòng)形式中，輪齒從開(kāi)始進(jìn)入嚙合至脫開(kāi)的過(guò)程中存在著摩擦。基于齒輪相對(duì)速度的變化，常見(jiàn)的齒輪摩擦分為滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。

       在任何齒輪傳動(dòng)中，齒面如果直接嚙合，那么就可能發(fā)生兩齒面黏附，齒面磨損發(fā)熱、燒傷，甚至焊合，造成齒輪即時(shí)失效。因此齒輪潤(rùn)滑的基本要求就是潤(rùn)滑劑必須進(jìn)入齒輪的嚙合面，形成有效的潤(rùn)滑膜隔開(kāi)齒面，阻止嚙合齒面的材料直接接觸，并將由于磨擦產(chǎn)生的熱很快帶走，保證齒輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。  

       齒輪之間正常的潤(rùn)滑膜應(yīng)當(dāng)是帶有一定黏附性的彈性流體，可以是液體，這是最常見(jiàn)的，也可以是半流體、氣體或是固體。

齒輪的潤(rùn)滑方式

       邊界潤(rùn)滑：是在嚙合齒面有油膜隔開(kāi)，在嚙合齒面間形成的油膜強(qiáng)度不夠，流動(dòng)性差，不足以保持穩(wěn)定的彈性流體潤(rùn)滑，主要靠潤(rùn)滑油添加劑在金屬表面形成的一層化學(xué)反應(yīng)膜和物理吸附膜來(lái)起到潤(rùn)滑作用。邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的齒輪承受的載荷、速度、溫度和時(shí)間的能力都極為有限，極易產(chǎn)生磨損，造成齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)失效。

       彈性流體潤(rùn)滑：由于在兩齒輪面間存在著一定強(qiáng)度彈性流動(dòng)潤(rùn)滑劑，完全將嚙合面分開(kāi)，使得兩摩擦面的運(yùn)動(dòng)摩擦變?yōu)榱黧w的內(nèi)摩擦，并及時(shí)地帶走運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量，在一定的速度下承受一定的載荷，達(dá)到齒輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這是最為理想的潤(rùn)滑狀態(tài)。  

       混合潤(rùn)滑：式齒輪傳動(dòng)中經(jīng)常出現(xiàn)的一種狀態(tài)。在輪齒的嚙合齒面間遺留體彈性膜動(dòng)力潤(rùn)滑為主，同時(shí)存在邊界潤(rùn)滑和干摩擦。

       因此維持正常的齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的潤(rùn)滑劑必須具有良好的極壓抗磨性，極佳的潤(rùn)滑性能，合適的黏度，良好的流動(dòng)性和散熱性，一定的防銹抗腐性能，良好的抗乳化性能和盡可能低的傳動(dòng)聲音。  

齒輪傳動(dòng)中潤(rùn)滑的作用

       潤(rùn)滑對(duì)齒輪的傳動(dòng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和使用壽命起到?jīng)Q定作用。潤(rùn)滑劑在齒輪傳動(dòng)中起到的潤(rùn)滑、冷卻等各種功效，保證了齒輪在一定的工作溫度下正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，并延長(zhǎng)了齒輪的使用壽命。

       潤(rùn)滑對(duì)嚙合齒面磨損的作用：由于潤(rùn)滑劑在齒輪嚙合表面之間形成有一定強(qiáng)度的潤(rùn)滑彈性油膜，將嚙合齒面分開(kāi)，并且由于潤(rùn)滑劑中的極壓添加劑與金屬表面發(fā)生生成化學(xué)反應(yīng)膜來(lái)應(yīng)付隨時(shí)出現(xiàn)的邊界狀態(tài)，因此保持了齒輪之間的分離，達(dá)到消除磨損的目的。

       潤(rùn)滑對(duì)齒面膠合的作用：膠合是齒輪傳動(dòng)失效的一種常見(jiàn)形式。即在嚙合齒面中，當(dāng)載荷、速度超過(guò)潤(rùn)滑膜的承載能力時(shí)，造成潤(rùn)滑膜破裂，使嚙合齒面的材料直接接觸發(fā)生干摩擦，產(chǎn)生磨損，齒面溫度急劇升高，兩嚙合齒面相互粘撕形成膠合損傷。齒輪的切向速度大于4m/s易發(fā)生熱膠合損傷，小于4m/s易發(fā)生冷膠合損傷。合適的潤(rùn)滑劑必須有一定的黏附性、承載能力和抗極壓性能，保證嚙合齒面的分離，避免膠合損傷的發(fā)生。  

       潤(rùn)滑對(duì)齒面的疲勞作用：潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑狀態(tài)對(duì)齒面的接觸應(yīng)力又有著直接的影響，齒面的接觸應(yīng)力是影響齒面疲勞主要因素。因此潤(rùn)滑膜強(qiáng)度直接對(duì)齒面的 疲勞起著作用，這就要求必須具有持續(xù)穩(wěn)定的足夠強(qiáng)度的油膜強(qiáng)度。  

       潤(rùn)滑對(duì)齒輪傳動(dòng)的振動(dòng)及噪聲的作用：引起齒輪振動(dòng)及噪聲的原因很多，潤(rùn)滑僅僅是一個(gè)方面，但也是非常關(guān)鍵的一個(gè)方面，不同的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑對(duì)齒輪的振動(dòng)及噪聲的影響不同，甚至潤(rùn)滑劑的使用量都直接影響齒輪的噪音產(chǎn)生。在其他方面條件都已固定的情況下，選擇合適的潤(rùn)滑方式，選擇合適的潤(rùn)滑劑，加注適量的潤(rùn)滑劑往往是減少齒輪振動(dòng)和噪音最有效的方法。

齒輪的潤(rùn)滑方式

       浸油潤(rùn)滑：浸油潤(rùn)滑只適用于低速齒輪箱。潤(rùn)滑油的加注量直接影響著齒輪的工作結(jié)果。通常浸沒(méi)在油中的齒輪分度圓周切向速度ν<10/s的臥式齒輪箱，齒輪浸沒(méi)油中的高度為1到2倍齒全高，錐齒輪的為齒寬高度，立式齒輪箱的浸沒(méi)油中的高度為齒寬的1到1/3。

       當(dāng)潤(rùn)滑油黏度與浸沒(méi)油中的齒輪切向速度和本體溫度不協(xié)調(diào)時(shí)油將被離心力甩掉，輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)沒(méi)有足夠的潤(rùn)滑油膜，齒面將處于邊界潤(rùn)滑或干摩擦狀態(tài)，齒輪將發(fā)生振動(dòng)，當(dāng)齒面發(fā)生擦傷膠合時(shí)就會(huì)出現(xiàn)噪聲和雜音。因此潤(rùn)滑油不僅要有合適的黏度而且還要具有不受外來(lái)剪切作用的影響，保持一定黏度，而且必須具有良好的黏附性能和與溫度變化的適應(yīng)性，保證在齒面形成一定的潤(rùn)滑油膜。  

       強(qiáng)制潤(rùn)滑：強(qiáng)制潤(rùn)滑是將潤(rùn)滑劑以0.05到0.2MP的壓力噴入需要潤(rùn)滑的部位，提供充足的供油量，及時(shí)地將嚙合產(chǎn)生的熱量帶走的潤(rùn)滑方式。

       強(qiáng)制潤(rùn)滑能控制嚙合齒輪的本體溫度，當(dāng)適合的潤(rùn)滑油被噴入后，實(shí)現(xiàn)彈性流體潤(rùn)滑，有效的降低振動(dòng)和噪聲。但是如果油品選擇不合適，噴油量不夠就會(huì)立即產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，一旦斷油，高速齒輪立即失效。