齿轮啮合过程中存在滚动摩擦与滑动摩擦。啮合开始与即将结束时相对滑动速度大;节圆处相对速度滑动速度为零(纯滚动摩擦);与滑动轴承相比,齿轮每一次啮合都要重新建立油膜,而滑动轴承可建立连续的稳定的油膜,因此大型开式齿轮的润滑更困难。大型开式齿轮经常处低速重载的运行条件,因此开式齿轮只有在粘度极高的情况下,才可以保证流体润滑状态。因此开式齿轮通常处于混合润滑状态,其润滑剂通常需要加入固体润滑剂辅助润滑。
对于点蚀损伤,需抑制其发展,即裂纹的产生,在开式齿轮的不同运行阶段,借助于润滑,可以防止点蚀的出现。
1)在齿轮副投入使用的初期,使用的磨合润滑剂,使齿轮经历磨光过程,在消除已产生裂纹的同时,提高齿轮的接触比例,防止新的疲劳裂纹产生。
2)当齿轮接触比例上升后,开式齿轮喷射润滑系统,换用高粘度的润滑油,建立足够厚度的润滑油膜,使载荷平均分布,降低接触压力。如此,能够有效点蚀损伤的发生,并缓解既有点蚀的扩展。
为了延长齿轮的使用寿命,创造良好的润滑条件,需要合适的润滑剂以及科学的润滑方式来降低齿轮磨损量,防止齿轮出现擦伤、胶合、塑性变形、点蚀等损伤,延长齿轮使用寿命,并避免因润滑不当造成的既有损伤的持续发展。为防止出现前述的各类损伤,要求选用的润滑剂以及润滑系统具备高的粘度,承载能力强、粘附性能好、含极压添加剂、良好的抗磨损性能、适应齿面较高的工作温度、科学控制,油污均匀以达到下述目的:
a)能够在啮合齿面间形成足够厚度的油膜;
b)承受较高的齿轮运行温度;
c)降低摩擦系数;
d)能够有效吸收齿轮啮合时的冲击力,降低齿轮承受的冲击载荷;
e)能够有效降低齿轮的磨损速度,延长齿轮寿命;
f)使载荷平均分布,降低接触压力;
g)能够有效防止齿轮出现新的损伤,或缓解既有损伤的扩展。
开式齿轮传动设备出现的问题:
擦伤:是由于齿轮表面承受过大的接触应力,润滑剂如果挤压性能不足或齿面缺少足够的润滑剂,导致润滑油膜不能及时建立,齿轮处于干摩擦或临界摩擦状态,啮合齿面直接接触,造成齿轮材料的移除。主要表现为齿面上沿滑动方向出现沟槽,主要分布在滑动速度较快的齿顶、齿根区域。
胶合:胶合是由于齿轮承受过大的接触应力或较高的齿面温度,导致油膜不能建立,齿面上峰谷接触时发生局部熔焊,而后伴随齿面的相对运动,促使节点发生塑性变形和,导致齿面材料损伤或迁移。主要表现为相互啮合齿面间齿面表层材料发生撕裂,形成连续的、一定面积、一定深度的凹坑,严重时可能覆盖整个齿宽。
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