齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑技術(shù)課件

齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑技術(shù)齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑技術(shù).齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑技術(shù)齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑技術(shù).1概述

齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它不僅可以用來傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，而且傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn)、機(jī)械效率高、使用壽命長(zhǎng)，工作安全可靠。齒輪是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零件．齒輪傳動(dòng)是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式。它與皮帶、摩擦機(jī)械傳動(dòng)相比，具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、安全可靠等特點(diǎn)，因此它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件。齒輪的設(shè)計(jì)與制造水平將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。由于它在工業(yè)發(fā)展中有突出地位，致使齒輪被公認(rèn)為工業(yè)化的一種象征.概述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)2齒輪是機(jī)械產(chǎn)品最重要的基礎(chǔ)零件之一。齒輪傳動(dòng)是機(jī)器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的一種主要形式，具有傳遞功率大、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用范圍廣、安全可靠等特點(diǎn)，一度被視作工業(yè)化的象征。隨著齒輪傳動(dòng)不斷向高速、重載、高低溫和微型化方向發(fā)展，潤(rùn)滑不當(dāng)引起的齒輪失效時(shí)有發(fā)生，因此在新的環(huán)境條件下，研制高性能、低黏化、通用化、長(zhǎng)壽命齒輪潤(rùn)滑油并且合理選擇齒輪潤(rùn)滑越發(fā)顯得重要。

潤(rùn)滑對(duì)齒輪傳動(dòng)裝置而言是具有特殊重要意義的機(jī)械構(gòu)件。在操作過程中，潤(rùn)滑劑接觸機(jī)械的大多數(shù)傳動(dòng)元件除潤(rùn)滑滑動(dòng)、滾動(dòng)接觸副外、潤(rùn)滑劑還要執(zhí)行冷卻和移除滑動(dòng)、滾動(dòng)接觸副產(chǎn)生的摩擦熱的任務(wù)。有關(guān)機(jī)械傳動(dòng)部件(例如．滾動(dòng)軸承、齒輪、軸、密封或齒輪箱)生產(chǎn)或制造費(fèi)用或成本的對(duì)比表明，潤(rùn)滑油是可以低成本、比較簡(jiǎn)單地生產(chǎn)的傳動(dòng)構(gòu)件。但是與選擇機(jī)械其它構(gòu)件相比．為保證傳動(dòng)裝固可靠而長(zhǎng)期運(yùn)行，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置過程中．潤(rùn)滑劑的選擇具有決定性重要意義。.齒輪是機(jī)械產(chǎn)品最重要的基礎(chǔ)零件之一。齒3

齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和基本類型齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：傳動(dòng)動(dòng)力大，效率高壽命長(zhǎng)，工作平穩(wěn)，可靠性高能保證恒定的傳動(dòng)比，能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高不宜作軸間距離過大的傳動(dòng).齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和基本類型齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：傳動(dòng)動(dòng)力大，效率4齒輪傳動(dòng)用來傳遞任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其圓周速度可達(dá)300m/s,傳遞功率可達(dá)105kW,齒輪直徑可從1mm到150m以上，是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：1）傳動(dòng)效率高2）傳動(dòng)比恒定3）結(jié)構(gòu)緊湊4）工作可靠、壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：1）制造、安裝精度要求較高2）不適于中心距a較大兩軸間傳動(dòng)3）使用維護(hù)費(fèi)用較高,精度低時(shí)、噪音、振動(dòng)較大齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn).齒輪傳動(dòng)用來傳遞任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，其5齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和基本類型齒輪傳動(dòng)平面齒輪傳動(dòng)空間齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)傳遞相交運(yùn)動(dòng)傳遞交錯(cuò)軸運(yùn)動(dòng)內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條直齒斜齒交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸桿渦輪準(zhǔn)雙曲面齒輪曲線齒人字齒齒輪運(yùn)動(dòng).齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和基本類型齒輪傳動(dòng)平面齒輪傳動(dòng)空間齒輪傳動(dòng)直齒6..7齒輪齒條傳動(dòng).齒輪齒條傳動(dòng).8圓柱斜齒輪傳動(dòng).圓柱斜齒輪傳動(dòng).9圓柱人字齒輪傳動(dòng).圓柱人字齒輪傳動(dòng).10圓錐直齒輪傳動(dòng).圓錐直齒輪傳動(dòng).11螺旋齒輪.螺旋齒輪.12蝸輪蝸桿傳動(dòng).蝸輪蝸桿傳動(dòng).13變徑齒輪傳動(dòng).變徑齒輪傳動(dòng).14曲線齒.曲線齒.15準(zhǔn)雙曲面齒輪.準(zhǔn)雙曲面齒輪.16齒輪常見的失效形式齒輪傳動(dòng)是靠輪齒的嚙合傳動(dòng)來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，輪齒失效是齒輪常見的主要失效形式。由于齒輪傳動(dòng)裝置有開式、閉式，齒面有軟齒面、硬齒面，齒輪轉(zhuǎn)速有高有低，載荷有輕重之分，所以設(shè)計(jì)應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)各種不同的失效形式。齒輪傳動(dòng)的主要失效形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等幾種形式。

.齒輪常見的失效形式齒輪傳動(dòng)是靠輪齒的嚙合傳動(dòng)17輪齒折斷輪齒折斷輪齒折斷通常有兩種情況：一種是由于多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中造成的疲勞折斷；另一種是由于突然嚴(yán)重過載或沖擊載荷作用引起的過載折斷。這兩種折斷都起始于輪齒相部受拉的一側(cè)。

齒寬較小的直齒輪往往發(fā)生全齒折斷，因?qū)捿^大的直齒輪或斜齒輪則容易發(fā)生局部折斷。.輪齒折斷輪齒折斷輪齒折斷通常有兩種情況：一種18

輪齒工作時(shí)，由于在齒面嚙合處脈動(dòng)循環(huán)交變接觸應(yīng)力長(zhǎng)期作用下，當(dāng)應(yīng)力峰值超過材料的接觸疲勞極限，經(jīng)過一定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，先在節(jié)線附近的齒報(bào)表面產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋。隨著裂紋的擴(kuò)展，將導(dǎo)致小塊金屬剝落，產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕影響輪齒正常嚙合，引起沖擊和噪聲，造成傳動(dòng)的不平穩(wěn)。

點(diǎn)蝕常發(fā)生于潤(rùn)滑狀態(tài)良好、齒面硬度較低（HB≤350HBS）的閉式傳動(dòng)中。在開式傳動(dòng)中，由于因齒面的磨損較快，往往點(diǎn)蝕還來不及出現(xiàn)或擴(kuò)展即被磨掉了，所以看不到點(diǎn)蝕現(xiàn)象。齒面點(diǎn)蝕.輪齒工作時(shí)，由于在齒面嚙合處脈動(dòng)循環(huán)交變接觸應(yīng)力長(zhǎng)期19輪齒表面承受循環(huán)接觸應(yīng)力，當(dāng)超過材科的接觸疲勞極限時(shí)，在齒面或表層內(nèi)將發(fā)生微小裂綸，裂紋繼續(xù)擴(kuò)展使表面金屬小決脫落形成庶點(diǎn)，即出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕有兩種：一種是跑合過程中的點(diǎn)蝕，它是由于齒面在加工個(gè)凸起部分的應(yīng)力超過材料的疲勞極限而產(chǎn)生的。隨著跑合過程中齒面接觸面積的增加，接觸應(yīng)力下降，點(diǎn)蝕不再擴(kuò)展，而且在運(yùn)行過程個(gè)，輕微的點(diǎn)蝕麻點(diǎn)將逐漸被“碾平”，這種點(diǎn)蝕稱為非進(jìn)展性點(diǎn)蝕。另一種是經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行使用，即使齒面已經(jīng)跑合，接觸良好，但當(dāng)齒面的接觸應(yīng)力超過材料的疲勞極限時(shí)，即產(chǎn)生點(diǎn)蝕，且不斷擴(kuò)展，稱進(jìn)展性點(diǎn)蝕。在出現(xiàn)進(jìn)展性點(diǎn)蝕之后，若用繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，點(diǎn)蝕坑就會(huì)不斷擴(kuò)展，而出現(xiàn)大塊剝落。潤(rùn)滑油的作用無疑對(duì)齒面損傷有很大的影響。潤(rùn)滑油的帖度太低容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕。因此應(yīng)采用高粘度的潤(rùn)滑油或加入添加劑。.輪齒表面承受循環(huán)接觸應(yīng)力，當(dāng)超過材科的接觸疲勞極限時(shí)20..21

因面磨損齒面磨損通常有兩種情況：一種是由于灰塵、金屬微粒等進(jìn)入齒面間引起的磨損；另～種是由于齒面間相對(duì)滑動(dòng)摩擦引起的磨損。一般情況下這兩種磨損往往同時(shí)發(fā)生并相互促進(jìn)。嚴(yán)重的磨損將使輪齒失去正確的齒形，齒側(cè)間隙增大而產(chǎn)中振動(dòng)和噪聲，甚至由于齒厚磨薄最終導(dǎo)致輪齒折斷。

潤(rùn)滑良好、具有一定硬度和表面粗糙度較低的閉式齒輪傳動(dòng)，一般不會(huì)產(chǎn)生顯著的磨損。在開式傳動(dòng)中，特別是在粉塵濃度大的場(chǎng)合下，齒面磨損將是主要的失效形式。齒面磨損.因面磨損齒面磨損通常有兩種情況：一種是由于灰塵、金屬微粒22潤(rùn)滑不良，特別是使用潤(rùn)滑脂的低速重栽開式齒輪，齒面磨損是主要失效形式之一。雖然圓弧齒輪的接觸跡沿齒向滾動(dòng)有利于形成油膜，但沿齒高的相對(duì)滑動(dòng)速度卻并不比漸開線齒輪小，滑動(dòng)速度隨模數(shù)成正比增加，所以齒面磨損并不少見。膠合和點(diǎn)蝕也會(huì)引起嚴(yán)重磨損，磨損的結(jié)果使齒厚變薄，導(dǎo)致斷齒。防止磨損的辦法是改善潤(rùn)滑方法和增加齒面硬度。.潤(rùn)滑不良，特別是使用潤(rùn)滑脂的低速重栽開式齒輪23..24高速重載傳動(dòng)時(shí)，嚙合區(qū)載荷集中，溫升快，因而易引起潤(rùn)滑失效；低速重載時(shí)，油膜不易形成，均可致使兩齒面金屬直接接觸而熔粘到一起，隨著運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)而使軟齒面上的金屬被撕下，在輪齒工作表面上形成與滑動(dòng)方向一致的溝紋，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合。

為了防止產(chǎn)生膠合，除適當(dāng)提高齒面硬度和降低齒面膠合表面粗糙度外，對(duì)于低速傳動(dòng)宜采用粘度大的潤(rùn)滑油，高速傳動(dòng)則應(yīng)采用含有抗膠合添加劑的潤(rùn)滑油。齒面膠合.高速重載傳動(dòng)時(shí)，嚙合區(qū)載荷集中，溫升快，25

齒面膠合是由于兩齒面之間難以形成油膜或油膜遭到破壞，以致兩齒面金屬直接接觸，摩擦系數(shù)急增，摩擦發(fā)熱從而使兩齒頂熔融粘著，齒面金屬沿著相對(duì)滑動(dòng)方向撕開而形成條狀的痕迎。當(dāng)齒輪的制造質(zhì)量較差。齒面局部解除，產(chǎn)生根大的接觸應(yīng)力，摩擦發(fā)熱使溫度劇增，在高溫高壓下，齒面油膜遭到破懷：，低速重載或潤(rùn)滑油的吸附性能差時(shí)，均難以形成油膜；大模數(shù)的齒輪，由于凸、凹齒廓圓弧半徑差較大，不容易跑合，且齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，摩擦發(fā)熱也大，都容易產(chǎn)生膠合。特別是不經(jīng)跑告就重裁試車或使用，或跑合時(shí)不逐級(jí)加載，都會(huì)產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，導(dǎo)致迅速發(fā)生膠合。精度較高的高速齒輪，當(dāng)潤(rùn)滑良好時(shí)，齒面間容易形成動(dòng)壓油膜，不易產(chǎn)生膠合。輕度膠合齒面出現(xiàn)的劃傷痕跡，在繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有時(shí)可能被碾平，但輕度膠合也可能成為點(diǎn)蝕的根源。嚴(yán)重膠合時(shí)，發(fā)熱增大，齒面嚴(yán)重?fù)p傷，將會(huì)產(chǎn)生根大的振動(dòng)和吸聲。.齒面膠合是由于兩齒面之間難以形成油膜或油膜遭26低速重載傳動(dòng)時(shí)，若輪齒齒面硬度較低，當(dāng)齒面間作用力過大，嚙合中的齒面表層材料就會(huì)沿著摩擦力方向產(chǎn)生塑性流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為塑性變形。在起動(dòng)和過載頻繁的傳動(dòng)中，容易產(chǎn)生齒面塑性變形。提高齒自硬度和采用粘度較高的潤(rùn)滑油，都有助于防止或減輕齒面的塑性變形。齒面塑性變形.低速重載傳動(dòng)時(shí)，若輪齒齒面硬度較低，當(dāng)齒面間27當(dāng)齒面材料太軟，屈服限較低，面會(huì)出現(xiàn)明顯的壓坑痕跡，若齒面潤(rùn)滑不良，摩擦系數(shù)增大，這將使齒面金面產(chǎn)生塑性流動(dòng)，沿著摩控力方向流向齒頂，形成齒頂飛邊。齒頂飛邊相當(dāng)于增加了齒頂高，導(dǎo)致齒頂與配對(duì)齒輪的齒根過鍍曲面相接觸，將會(huì)引起劇烈的振動(dòng)和噪聲。表面金屬的塑性流動(dòng)，可能會(huì)促進(jìn)齒面點(diǎn)蝕。嚴(yán)重的塑性變形，可能引起輪齒折斷破壞。.當(dāng)齒面材料太軟，屈服限較低，面會(huì)出現(xiàn)明顯的壓坑28輪齒的失效形式很多，它們不大可能同時(shí)發(fā)生，卻又相互聯(lián)系，相互影響。例如輪齒表面產(chǎn)生點(diǎn)蝕后，實(shí)際接觸面積減少將導(dǎo)致磨損的加劇，而過大的磨損又會(huì)導(dǎo)致輪齒的折斷?？墒窃谝欢l件下，必有一種為主要失效形式。.輪齒的失效形式很多，它們不大可能同時(shí)發(fā)生，卻29同其他零件的潤(rùn)滑情況相比，閉式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑有以下特殊性：(1)與滑動(dòng)軸承相比，多數(shù)齒輪的齒廓曲線的曲率半徑較小，一般只有幾十，所以形成油楔的條件較差。(2)齒輪的接觸壓力非常高。(3)齒面同時(shí)存在滾動(dòng)和滑動(dòng)，而且滑動(dòng)的速度和方向變化劇烈；(4)潤(rùn)滑是不連續(xù)的，每次嚙合時(shí)都需重新建立油膜．形成油膜的條件較軸承苛刻。(5)齒輪的材料、熱處理、機(jī)械加工、裝配等條件對(duì)齒輪的潤(rùn)滑狀態(tài)有很大的影響，尤其是齒面形貌和表面粗糙度對(duì)潤(rùn)滑狀態(tài)影響最為明顯。齒輪傳動(dòng)的主要潤(rùn)滑特點(diǎn).同其他零件的潤(rùn)滑情況相比，閉式齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑有以下特30

齒輪的潤(rùn)滑狀態(tài)．總起來說有兩種情況：一是流體動(dòng)力潤(rùn)滑和彈性流體潤(rùn)滑；二是邊界潤(rùn)滑。流體動(dòng)力潤(rùn)滑時(shí)，一定厚度的潤(rùn)滑油膜可將摩擦面完全隔開而不發(fā)生直接接觸．但當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，嚙合齒面間發(fā)生彈性變化，潤(rùn)滑油粘度在此壓力下急劇增大，仍不被擠出而形成薄但具彈性的流體動(dòng)力膜，它們可將摩擦面隔開；不管怎樣，潤(rùn)滑油的粘度是形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜和彈彈流膜的關(guān)踺。邊界潤(rùn)滑則發(fā)生在負(fù)荷繼續(xù)增大，此時(shí)．承擔(dān)潤(rùn)滑任務(wù)的是吸附在金屬表面上的一層或兒層分子構(gòu)成的邊界吸附膜；當(dāng)處在高溫高壓下，吸附膜會(huì)脫掉，喪失潤(rùn)滑作用．此時(shí)，要靠齒面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)膜起潤(rùn)滑作用；此種潤(rùn)滑狀態(tài)一般又稱作極壓潤(rùn)滑。齒輪的潤(rùn)滑狀態(tài).齒輪的潤(rùn)滑狀態(tài)．總起來說有兩種情況：一是流體31齒輪傳動(dòng)對(duì)潤(rùn)滑的要求要有很好的極壓抗磨能力要有很好的黏附性要有很好的抗擦傷、抗磨損能力要有很好的抗腐蝕能力有良好的抗泡性能有良好的抗氧化性能有較高的抗乳化能力對(duì)機(jī)構(gòu)的其他零件(如密封件等）影響最小粘溫性能良好抗剪切實(shí)定性良好成本低廉.齒輪傳動(dòng)對(duì)潤(rùn)滑的要求要有很好的極壓抗磨能力.32常用的齒輪潤(rùn)滑劑目前在齒輪傳動(dòng)中使用最多的潤(rùn)滑劑式齒輪油，約占齒輪潤(rùn)滑劑的90%以上，只有在特殊情況下的齒輪傳動(dòng)中才會(huì)使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑或其他類型的潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。目前常見的齒輪油都是用基礎(chǔ)油和添加劑體合而成的?；A(chǔ)油有礦物油基和合成油基兩類；添加劑則多為復(fù)合劑，添加量在1.5~7%左右，單劑已經(jīng)很少使用了，大多是用復(fù)合劑。齒輪油有根據(jù)不同的齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可分為以下幾種：1：抗氧防銹型齒輪油2：極壓齒輪油3：含油性劑的積壓齒輪油4：開式齒輪油潤(rùn)滑脂主要用于特殊條件下的齒輪傳動(dòng)，如開放式齒輪傳動(dòng)、低轉(zhuǎn)速的齒輪傳動(dòng)等。.常用的齒輪潤(rùn)滑劑目前在齒輪傳動(dòng)中使用最多的潤(rùn)滑33潤(rùn)滑劑類型正齒輪斜齒輪蝸桿蝸輪錐齒輪雙曲線齒輪抗氧防銹油正常負(fù)荷正常負(fù)荷輕負(fù)荷正常負(fù)荷不推薦使用極壓齒輪油重負(fù)荷或沖擊負(fù)荷重負(fù)荷或沖擊負(fù)荷不推薦使用重負(fù)荷