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正基元齿轮 齿轮润滑方法及润滑油选择

喷油润滑
利用喷嘴将压力油喷到摩擦表面进行润滑,主要用于圆周速度大于12~15m/s的旋转零件(如齿轮)。图3-9a是将润滑油直接喷到轮齿啮入处。若圆周速度更高(直齿轮圆周速度超过20~25m/s,斜齿轮超过40m/s)时,润滑油可分别喷到两个齿轮上(图3-9b),齿轮圆周速度越高,喷油点距啮合点的距离应越远;或者从轮齿啮出处喷油;亦可从轮齿的端面喷油。后者具有很好的冷却作用。

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人工润滑
用人工定期将润滑剂加到摩擦表面的润滑。通过油枪和油杯加油,结构简单,但一般不能调节油量。如加油不及时,就易造成磨损。常用于开式及半开式齿轮传动或速度较低的闭式齿轮传动。润滑剂为润滑油或润滑脂。图3-10a为需要润滑处开出的油孔;图3-10b为压注油杯;图3-10c为旋盖式油脂杯,定期地用手旋转脂杯盖,每次约1/4圈,将润滑脂挤入摩擦副中。

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油池润滑
闭式传动中,将齿轮、蜗轮或蜗杆浸入油池中,利用旋转件本身将油带至摩擦表面进行润滑的方法。直齿轮、斜齿轮、锥齿轮采用油池润滑允许的圆周速度为v≤12m/s(最大15m/s),蜗杆传动为v<10m/s。对于单级减速器,大齿轮浸在油面内(图3-11a),最深为齿高3倍,最浅为1/2齿高,一般不小于10mm。对多级减速器,常借带油轮将油带到齿面上(图3-11b)。蜗杆传动中,蜗轮下置时,浸油深度最高达蜗轮中心线,一般在蜗轮直径1/6以下,最低为蜗轮的齿高;蜗杆下置或侧置时,最高浸到蜗杆的中心线,最低为蜗杆的全齿高(图3-11c、d、e)。

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油雾润滑
利用压缩空气将油雾喷到轮齿的啮合部位,从而起润滑与冷却作用的润滑方法。图3-12所示油雾器,当压缩空气从进口管进入时,由于流速快,形成低压,油槽中的油由直立虹吸管上升,有10%的油被压缩空气雾化,通过管道送到摩擦面上。雾化的油滴约在0.5~2μm范围内。90%的未被雾化的油仍回到油槽内。油雾润滑的供油量可以调整。润滑油最好加抗氧化添加剂。该润滑的缺点是排出的空气中含有悬浮的油雾,对操作者及环境卫生不利。常用于高速齿轮,高速滚动轴承等场合。
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人工油涵
为了便于改善共轭齿面间的动压润滑条件,设计者利用几何设计,制造工艺、安装条件使蜗杆副啮入侧(或其他部位)共轭齿面间形成的油涵(楔形),称人工油涵。该油涵的形成对提高蜗杆副的承载能力和传动效率具有明显效果。

开式齿轮传动润滑
开式齿轮暴露在空间,极易磨损,故必须进行润滑。润滑方式可采用浸油润滑、滴油润滑、喷油润滑,亦有涂润滑脂润滑。70年代我国制成开式齿轮油,该油品中加抗磨、防锈等添加剂,具有较高的粘度。亦有采用针入度为150~350的钙基脂、铝基脂、石墨脂、MoS2钙基脂和复合钙基脂等润滑脂,作为开式齿轮传动用润滑剂。使用开式齿轮油时,要用溶剂稀释,然后喷上或涂在齿面上进行润滑。

蜗杆传动润滑油选择
由于蜗杆副齿面间相对速度vs大,蜗轮常用青铜制造,需要用油膜强度大,润滑性能好的润滑油,在美国和日本常用“复合润滑油”(加有3%~30%的动植物油的润滑油)。为了节约动、植物油,提高油品质量,目前已生产了专门用于蜗杆传动的润滑油。
蜗杆传动润滑油粘度选择有几种方法,以前,中国根据滑动速度选定,AGMA标准根据蜗杆副中心距和蜗杆转速选定,DIN标准是根据力-速度因数选定。在这几种选油方法中,以DIN51509Tei-1方法较为科学,不仅考虑到速度的影响,而且考虑了输出转矩和中心距,又考虑到油膜厚度超过了必要厚度时,可以适当降低润滑油粘度,综合起来可以写成:

粘度 齿轮润滑方法及润滑油选择-齿轮养护-齿轮知识-正基元
由于蜗杆直径d2与中心距a有一定关系,为了使用方便可用参数a代替d2,故可改写成粘度
齿轮润滑方法及润滑油选择-齿轮养护-齿轮知识-正基元 或写成 齿轮润滑方法及润滑油选择-齿轮养护-齿轮知识-正基元 这是DIN51509的基本公式,根据右侧计算值,可以由图查出必要的粘度。

例:确定下述蜗杆传动必要的粘度。输出转距T2=1000N·m,中心距a=0.125m,蜗杆转速
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由图3-13查得γ40℃=362cSt,γ50℃≈200cSt。

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开式齿轮传动润滑油选择
开式齿轮润滑油的作用,是为了延长在暴露条件下运转的齿轮寿命。润滑油的固有特性,必须应具备良好的粘附性和内聚性。这两个性质应当是均衡的,配合得当,才能保证齿面不受磨损。内聚力太强,润滑油将会结成团而没有粘附力;粘附力太强,会粘到容器和工具上,而不易加到齿面上。
开式齿轮传动对润滑油的性能要求是:在较大温度范围内保持一定稠度;在机械力作用下有良好的粘附力;有良好的抗水性和防锈性;有良好的抗磨性和极压性能。

闭式齿轮传动润滑油选择
润滑油的选择可以分成两个阶段,首先选油的类型然后选油的粘度。
齿轮润滑油分为:抗氧防锈型,中负荷极压齿轮油,重负荷极压齿轮油。
齿轮润滑油的粘度选择应注意到粘度大,易形成动压油膜,抗胶合能力强。但粘度过大,不易保证供油量和增加了搅油损失。过去常用的方法是查表法如AGMA方法,这种方法在美国、日本和中国是比较通用的,但它比较粗糙,只能间接的反应工作状态,科学性不强。比较好的方法是DIN51509Tei-1方法。这种方法引入了一个称为滚动压力的参数Ks,把Ks与节线速度V的比值ρ作为选择润滑油粘度的尺度(见图3-14)。

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蜗杆减速器的冷却方法
蜗杆减速器的效率低,功率损耗大,油温升较高,这是引起蜗杆副胶合失效的主要原因之一,所以降低油温是提高蜗杆传动承载能力的主要途径之一,其方法有:
风扇:在高速轴端装有风扇,同时使散热筋顺置在风流方向。让箱座离开地基效果更好如图3-15a所示。
散热筋:增多箱体上的散热筋,扩大散热面积,对降低油温十分有效。如图3-15b所示。
双层壁:蜗杆减速器箱壳作成对层壁,壁通入循环水(或油)。
冷却水管:在油池中设置蛇形水管,管中通入循环水,图3-15c所示。
压力喷油:采用喷油润滑可方便的把相啮点处的热量带走,这种方法对降低齿面温度很有效。

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