冶金机械设备齿轮减速器的润滑.pdf

Ξ 文章编号10062277720030620040203 冶金机械设备齿轮减速器的润滑 涂 乐 长 新余钢铁有限责任公司,江西 新余 338001 摘 要 阐述了冶金设备齿轮减速器润滑问题的重要性,分析了齿轮润滑的主要状态和润滑对齿轮 传动的影响,简述了冶金设备齿轮减速机的工作特点及对润滑油性能的要求和选用。 关 键 词 冶金设备;齿轮减速器;润滑 中图分类号 TH117 文献标识码 B Lubrication of Gear Decelerator in Metallurgy Mechanical Equipment TU Le2chang Xinyu Iron and Steel Co. ,Ltd. ,Jiangxi Xinyu 338001 ,China Abstract The selection and importance of lubrication of gear decelerator in metallurgical equipment are discussed. Main states of gear lubrication and influence of lubrication for the gear are analysed. Key Words metallurgical equipment ;gear decelerator ;lubrication 冶金行业用齿轮减速器的工作性能和使用寿命 固然与减速器的几何参数设计、 材质、 加工、 热处理、 装配及使用操作诸多因素有关,但是,要充分发挥齿 轮的承载能力,延长齿轮的寿命,提高齿轮的传动效 率,润滑却是非常重要和值得注意的问题。润滑的 目的不仅在于能够形成适当厚度的油膜,防止和减 轻摩擦副表面之间直接接触引起的危害,而且还可 以提高效率,增强散热,防止锈蚀,缓和冲击,降低工 作时的噪声和振动,以及清除磨损的金属粉末,最终 保证减速器的正常使用。据美国研究资料 [1] 表明 机械设备的功能失效50 归因于磨损。所以从某 种意义上说,润滑是冶金机械设备齿轮减速器使用 好坏的一个关键。 1 齿轮的润滑状态 [2] 减速器的润滑主要包括对齿轮和轴承的润滑, 根据弹性流体动力学润滑理论,齿面润滑的状态与 齿面的接触应力、 滑动速度和方向、 润滑油性能有着 密切的关系。由于齿轮传动的特点是啮合时间非常 短促和同时发生滑动和滚动,且滑动方向和大小都 在急剧地变化,接触面积很小且接触应力很高,原来 的压粘关系在高压高应力下已失效,在此情况下, 评定齿轮有效润滑的油膜参数λ为 λh/δ 其中h 齿轮齿合时的油膜厚度,μm; δ 齿轮表面的综合粗糙度,μm。 而钢质齿轮油膜厚度 h [GLPNW1 - 0.148 ] 0.74 式中G 齿轮几何参数根据齿轮类型查表 确定 ; LP 润滑油参数,LPη0 α 10 11 其中η0 常压下的动力粘度,Pas; 第23卷第6期 2 0 0 3年1 2月 江 西 冶 金 JIANGXI METALLURGY Vol. 23 ,No . 6 December 2003 Ξ收稿日期2003207218 作者简介涂乐长19492 , 男,江西丰城人,高级工程师,从事设备点检润滑技术管理工作。 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. α 粘压系数,1/ Pa ; N 齿轮转数,r/ min; W1 接触齿面单位宽度的负荷,N。 而δδ 1δ2 式中δ1,δ2 齿轮两表面中线平均粗糙度。 或δσ 2 1σ 2 2 式中σ1,σ2 两摩擦表面的均方根粗糙度。 根据 “ λ ” 的试验结果值,齿轮的润滑状态可分 为3种 1λ 4 ,为完整全油膜润滑。齿面完全被弹 性流体动力油膜隔开,轮齿表面的磨擦转变为油膜 内部分子间磨擦,磨擦系数很小。油膜厚度受负荷 影响不大,载荷全部由油膜承担,发生点蚀、 胶合、 磨 损等损伤概率最小,这是一种理想状态。 2λ 1 ,为边界润滑。弹流动力润滑油膜厚 度小于两齿面的综合粗糙度,轮齿间不存在有流动 油膜高速齿轮除外 , 齿面只能靠边界油膜隔开,轮 齿表面有较多的凸峰接触,易发生擦伤、 粘着胶合的 摩损。为避免齿面直接接触,应在基油中加入油性 剂和极压剂,来改善润滑油的性能,形成吸附膜和极 压润滑膜。边界润滑是一种不稳定的润滑状态。 31 ≤ λ≤4 ,为混合润滑状态。它界于前两者 之间,齿面间既有弹流润滑,又有边界润滑,这种润 滑状态差异很大,有的接近弹流润滑,有的接近边界 润滑。 2 润滑对齿轮传动的影响 211 润滑对粘着胶合的影响 粘着是齿轮最常见的磨损现象。粘着是由于齿 面的润滑膜完全失去了作用,发生金属直接接触,产 生干磨擦局部高温 , 使金属熔化相互粘着而又撕 开。润滑可以阻止粘着的产生。 对不含油性剂和极压剂的矿物油,若油的粘度 愈高,形成的油膜愈厚,粘附性愈强,容易阻止齿面 的直接接触,抵抗粘着磨损的能力愈强。 对于在矿物油中加入油性剂和复合矿物油,它 可以用物理和化学的吸附方式,形成比纯矿物油更 牢固的边界油膜,抵抗粘着磨损的效果更显著; 对含有极压剂的极压齿轮油,它能与齿轮表面 发生化学反应,生成无机物覆盖膜,使粘着磨损失去 产生的机会。极压添加剂的品种和添加数量不同, 对粘着的影响也不一样。一般来说,极压油比非极 压油抗粘性能好。 供油量和供油方式对粘着也影响。供油量充 足,可以提高抗粘着的极限负荷。喷油方式比油浴 方式的润滑冷却效果好,油温低,抗粘着磨损的能力 强。从齿轮啮出侧喷油,比啮入侧喷油效果好。 212 润滑对点蚀的影响 疲劳点蚀也是齿轮磨损的一种极普遍现象。点 蚀的程度和发生的时间,主要取决于接触应力大小, 载荷循环数、 材料硬度、 表面微观几何形状及润滑状 态和润滑膜厚度。因此,如果润滑油选用不当,或润 滑方式不良,均会引起或促使疲劳点蚀。使用低粘 度油,因为流动性较好,容易渗入表面裂纹中,加速 裂纹的发展和金属块的脱落,引起点蚀。高粘度的 油对于渗入裂纹的作用没有稀油活泼,同时,粘度高 有利于油膜的建立和油膜厚度的增大,并且油的弹 性可缓和冲击,使接触应力的分布更趋于均匀,相对 地降低了最大应力值,增强了齿面的耐点蚀能力。 所以适当提高润滑油的粘度,可以减少表面疲劳点 蚀的发生和扩展。 润滑油中的添加剂对点蚀也有影响,特别是极 压添加剂,如果使用不当,往往造成腐蚀加速点蚀生 成。为了防止点蚀,使用极压添加剂必须慎重考虑, 对添加剂的组分,用量,齿轮的材质,接触应力,负荷 性质,速度,环境温度等都应十分注意,不能随便采 用。 润滑方式与供油量对点蚀也有影响。从防疲劳 点蚀出发,供油量不宜过多。供油量过多,会有部分 油因在啮合的齿面间,受到挤压,从而产生局部高 压,增加接触应力。同时油在高压作用下渗入裂纹 的量也多,促进疲劳点蚀的发生和发展。但是为防 止粘着,又必须有充分的渍量,所以,应综合全面考 虑供油量的多少,以取得良好的润滑效果。 213 润滑对磨料磨损的影响 若是润滑中混入了泥沙、 灰尘、 铁鳞、 金属粉末, 就会产生磨料磨损,且磨损速度较快。各种润滑油 对磨料磨损不起改善作用,油只能把外来杂质从齿 面上冲洗掉。若磨损微粒悬浮在油中,将起研磨剂 作用,促使磨料磨损继续发展。 为了防止磨料磨损,保持润滑油的洁净是非常 重要的。油浴润滑选用较低粘度的,有利于磨粒沉 淀。油品必须经过滤之后才能使用。要定期对润滑 系统油质进行取样化验,定期进行净化。 441江 西 冶 金 2003年12月 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 3 冶金机械设备减速器的润滑 钢铁企业设备复杂、 运转环境比较恶劣。总的 工作特点是 1传递功率大,齿面接触应力高。 2冲击性负荷较大,常承受很大的过载负荷。 3圆周速度一般较低,也有较高的。 4高温下运行或工作环境温度变化大。 5灰尘较多。 6水汽多,有的还要注意防水。 要提高润滑效果,适应使用条件和工况环境,保 证良好的传动性能和延长使用寿命,齿轮减速器的 润滑需要在以下几方面改进和加强 1尽量降低齿面粗糙度,即相应地提高油膜比 厚度和 λ值使齿轮趋向于弹性流体动压润滑状 态。 2提高齿轮装配质量,降低局部齿面应力集 中,使齿面负荷均匀。 3齿轮装配后进行跑合,最好能在添加硫、 磷 型极压添加剂的条件下进行跑合,改善齿面的粗糙 度,提高润滑效果。 4提高润滑油的冷却效果,降低齿面的瞬时接 触温度。 5合理地选用润滑剂,加强润滑剂的边界润滑 效果,多采用复合油与极压齿轮油,提高润滑剂抗疲 劳点蚀和抗粘着胶合的能力。 6采用合适的润滑方式及供油量,并注意维修 保养,加强润滑管理。 4 冶金机械齿轮减速器对润滑油性能的要 求和选用 对润滑的性能要求是 1粘度适当,润滑油的粘度主要根据齿轮的节 线速度及受力状况进行综合考虑。如前所述,弹性 油膜的厚度主要与油的粘度、 节线速度及负荷有关。 2抗磨性能良好。关于齿轮油的抗磨性,大体 上分为4个等级 一级纯基油,不含抗磨添加剂,适用于中速中 负荷齿轮,以及蜗杆蜗轮传动装置。 二级基础油加油性添加剂,适用于中速中负荷 齿轮,以及蜗杆蜗轮传动装置。 三级基础油加中等极压添加剂,适用于中速高 负荷的齿轮传动装置。 四级基础油加全极压添加剂,适用于高速高负 荷及强烈冲击性载荷的齿轮传动装置。 此外,长期循环使用的润滑油则要求用深度精 制,加抗氧化剂的抗氧润滑油。有火灾危险的润滑 部位则要求用耐烯或不燃性润滑油,如磷酸脂油、 混 磷酸酯油或水基乳化油等。在易进水乳化环境里工 作,则应用抗泡性,抗乳化性和水分离性好的润滑油 等。 由于齿轮减速器的运转条件和环境差别很大, 而润滑油又直接影响减速器的运行,因此,必须根据 实际条件提出润滑油的技术要求,即适当的粘度,良 好的抗磨性,一定的油膜强度和稳定性、 无腐蚀作用 等。 选择润滑油的种类和粘度有很多种方法,经验 公式和图表也很多,但要选择合适,则要在实践中通 过反复试验来确定。 下面是根据齿轮的种类和负荷条件来选择润滑 油油种,作为大致的推荐,供参考表 1 。 表1 润滑油种类选择推荐[3] 齿轮种类负荷推荐使用的润滑油 低负荷 一般机械油,对于重要的传动可添加防锈 剂和抗氧化剂等 直、 斜齿轮 和锥齿轮 中等负荷 汽缸油,齿轮油,中负荷工业齿轮油 高负荷重负荷极压齿轮油,重负荷蜗轮蜗杆油 蜗轮传动 复合型润滑油即在矿物油里添加3 ～ 10 的脂肪油 , 对通常的传动可用汽缸 油,蜗轮蜗杆油 双曲线 锥齿轮 高极压型的双曲线齿轮油 [参考文献] [1] 薛典民,赵久梁.钢铁工业设备液压与润滑轮文选集1998～ 2001 [M].北京冶金工业出版社,2001 ,311. [2] 董浚修.润滑原理及润滑油[M].北京中国石化出版社,1987 , 87. [3] 冶金部钢铁企业设备管理与维修技术交流中心润滑组.冶金设 备润滑技术基础知识[M].北京中国石化出版社,1991 ,303. 英文翻译 卢 宏 541第23卷第6期 涂乐长冶金机械设备齿轮减速器的润滑 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.