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导致齿面润滑失效的影响因素分析
2013-09-18 16:42:44    ''  浏览次数:

摘要:

一、润滑油属性的影响

对于齿轮传动来说,齿面接触应力和油膜剪切率都很高,这对润滑油的粘度和密度等属性的影响都不可忽视,因此,所选择的润滑油属性是影响齿面润滑性能的主要因素。如果润滑油的选择不恰当,则会使得润滑油属性不能适应齿轮的工况条件,这是导致齿轮失效的一个非常重要的因素。

(1)      对点蚀的影响

润滑油的粘度对点蚀的影响很大。一般而言,粘度越高,润滑油向齿面裂纹也就越困难,对裂纹的挤胀作用也越小,抗点蚀能力也就越强。虽然,高粘度对于齿面避免点蚀和胶合失效都较为有利,但是,也应该意识到粘度过高又会随之造成过多的搅油损失和局部发热剧烈的后果。另外,对于船用齿轮这样的重载齿轮来说,润滑油的粘度随温度和压力变化均十分敏感,这些都是需要润滑设计者兼顾考虑的。

(2)      对胶合的影响

1)  润滑油的粘度越高,越有利于形成弹性流体动压油膜,胶合极限负荷值也就越高。

2)  齿面相对润滑速度越高则齿面摩擦发热越多,温升越高,更容易导致润滑油膜的失效,从而出现胶合现象。

3)  对于加入了恰当的添加剂的齿轮油来说,则能形成比纯矿物油更为牢固的边界膜。在更高温度下依然能够保持良好的品质,从而使得抗胶合的能力得到显著增强。因此,添加剂的合理选用也是十分重要的。

4)  另外,还应该注意到供油量充足、冷却效果良好等也是可以使用润滑油的作用得到充分地发挥,从而起到提高抗胶合极限负荷的作用。

二、粗糙度的影响

表面粗糙度是一个对润滑状态有着重要影响的因素。在齿轮啮合传动的过程中要想达到较为良好的润滑状态就要尽可能的避免粗糙峰相接触的现象。从流体润滑理论上讲,如果齿面较光滑,则可以选用低齿度齿轮润滑油;如果齿面粗糙度较大,则不得不选用高粘度的齿轮润滑油。这随之便又带来了轮齿在油池中的搅油功率损失增加以及润滑油循环冷却速度减慢的后果。此外,除了齿轮面粗糙度对润滑油选用的影响,齿轮表面粗糙度的影响还表现在以下几个方面:

1)  齿面粗糙峰谷造成应力集中的重要因素。齿面越粗糙则应力集中越敏感,特别是在恶劣工况条件下工作,应力集中使齿面抗疲劳强度降低,疲劳源裂纹很容易出现,从而导致了齿面的点蚀失效。

2)  在恶劣工况条件下工作,粗糙度越大,磨损程度也越大,同时摩擦生热也越多,则可能产生的剧烈的瞬时闪温,并成为导致齿面胶合实现的重要因素。

3)  齿面粗糙度越大,则积聚在齿面上的机械杂质也越多,从而会加速齿面的磨损。

因此,对于齿面粗糙度参数值的选择,应该既要满足齿面的润滑性能要求及使用寿命,又要同时兼顾经济性,以降低加工成本。

三、振动激励的影响

除了前面所提到的船用齿轮轴晃动、轴系扭转振动以及船体变形等齿轮传动过程中外部激励的因素外,齿轮传动这种传动形式本身还存在着一定的内部激励。内部激励是齿轮传动的一大特点,包括刚度激励、误差激励和啮合冲击激励。即使没有外部激励影响,齿轮传动系统也会因其内部激励作用而产生振动和噪音,随之而产生的载荷和转速的波动必然也会对齿面的润滑状态产生一定的影响。

OLM周刊小结

本文主要介绍了齿轮润滑油的功效,齿面在啮合传动过程中所处的润滑状态以及船用齿轮的常见失效形式。着重分析了导致齿面润滑失效的影响因素,包括齿轮润滑油的属性、齿面粗糙度和振动激励3个方面。

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