關于工程機械齒輪減速潤滑的相關問題探析

摘 要：隨著工程機械行業的快速發展，大量的工程機械廣泛的應用于國民經濟建設當中，齒輪減速器作為工程機械的一部分，其自身的工作性能、效率和使用壽命受到多種因素的影響，但其減速器的潤滑是保證齒輪減速器得以正常運行的關鍵。文章針對當前齒輪潤滑的主要狀態進行了分析，并進一步對潤滑對齒輪摩擦和磨損的影響進行了具體的闡述。

關鍵詞：工程機械；齒輪；減速；潤滑

1 引言

隨著工程建設項目的增加，大量的工程機械在工程施工中得以廣泛應用。齒輪減速器以其緊湊的結構和較高的效率，使其在傳動運動中更加準確可靠，也更便于維護，所以在工程機械中得以廣泛的應用，為機械工作機構速度的降低或是使轉矩增大都起到了積極的作用。減速器在長期的運行過程中會產生較大的摩擦和磨損，從而使其工作性能和使用壽命有所降低。但如果做好減速器的潤滑，可以有效的減輕接觸時的摩擦，對提高減速器的效率、減少噪聲和振動起能起到積極的作用。在很大程度上潤滑是保證減速器得以正常運行的關鍵。通常所說的潤滑普通指對齒輪和軸承的潤滑，但在許多單位對齒輪減速器的潤滑問題還意識不到，從而導致減速器的性能和使用壽命受到較大的影響。文中主要針對減速器中齒輪的潤滑問題進行相關的分析。

2 潤滑的主要狀態

當齒輪在運轉過程中，齒面之間通過直接接觸時會產生一定的應用，如果沒有潤滑劑的狀態則相互嚙合的輪齒表面則會發生直接的摩擦，從而產生損壞，所以在這其中，潤滑劑就起到了十分重要的作用。潤滑劑以流體動力油楔的形式使齒輪在一定負荷和速度運轉時隔開相嚙合的齒面，從而使齒面之間的直接摩擦轉化為油膜內部分子間的摩擦。根據潤滑劑的沒使用狀態，可以分為流體動壓潤滑和彈性流體動壓潤滑，這二種狀態都是潤滑的理想狀態。

3 潤滑對齒輪摩擦和磨損的影響

3.1 潤滑對摩擦的影響

在流體潤滑條件下，雖然油的粘度對摩擦的影響具有十分關鍵的作用，但并不是油的粘度越高越好，過高的粘度反倒會導致摩擦系數增大，所以對于油脂粘度的選擇適應就好，不用過份的強調油的過高粘度。在彈性流體潤滑條件下，高壓下油的粘度會得到很大的增大，雖然為彈流油膜提高了強度，但由于油本身的內摩擦增加，從而使滑動摩擦時會產生較高的溫度，所以，不論是在流體潤滑條件下還是彈性流體潤滑條件下，油的粘度都不宜過大，適當即可。從摩擦的角度考慮，齒輪嚙合的最好潤滑狀態是在嚙合滑動區內，其油的內摩擦小一些；而嚙合入口處的油，其摩擦要大一些。

在邊界潤滑條件下，并不是所有油性劑都能有效的降低摩擦，其中有的油脂對降低靜摩擦有效，卻不適用于動摩擦中，所以在邊界潤滑條件下要區別不同的情況選用不同的潤滑油。

3.2 潤滑對磨損的影響

齒輪在運行過程中會產生不同程度的磨損，這主要是由于齒輪在運行時有一定的負荷、速度，同時齒輪的材料、表面情況等都會對齒輪的磨損產生不同的影響，這些影響會由于潤滑油的加入而得以有效的改善，在一些關鍵的時候，滑潤對齒輪的影響會起到非常關鍵的作用。

3.2.1 潤滑對粘著磨損的影響

部分齒輪在剛投入運轉時，由于制造的誤差、沖擊負荷、滑動速度和摩擦系數等在嚙合開始和結束后較多的地方都存在，一旦在這種狀況下潤滑條件較差，則粘著磨損情況極易發生。潤滑可以影響粘著磨損的產生。在這方面可以使用不含油性劑的極壓劑的一般礦物油，也可應用加入油性劑的復合礦物油和極壓齒輪油，都對粘著磨損有不同的影響，特別是極壓齒輪油在齒輪表面所形成的無機物覆蓋膜，會使粘著磨損沒有機會產生。當然，不同的品種和數量的極壓添劑對粘著磨損所產生的影響也各不相同，同時供油量、供油方式、油溫和供油點等都會產生不同的效果。

3.2.2 潤滑對表面疲勞磨損的影響

當齒面進行嚙合時，如果傳統的負荷較大，這時所附加的重載和沖擊會導致脈動接觸應力變大，當達到一定程度時則會破壞掉潤滑油的油膜強度，從而導致齒面之間直接進行接觸摩擦。此時，輪齒嚙合如果處于滾動區，齒面承受脈動的赫芝應力；若嚙合處于滑動區，齒面一方面承受脈動的赫芝應力，另一方面還要承受與滑動速度方向相反、且數值不斷變化的滑動摩擦力。在它們的聯合效應作用下，進一步破壞了油膜的存在，對齒面狀況的影響極大。

當油膜破裂之后，其效應本身又因滑動摩擦力的增大而得到加強，可以很容易地超過輪齒材質的剪切強度和屈服強度，使齒表層材質發生微觀斷裂，使齒表面以下一定深度發生微觀疲勞裂紋。

當齒表面裂紋擴大和齒表下裂紋從里到外在齒表面裂開后，潤滑油就趁機被擠進裂紋中。這些含油的裂紋受到嚙合壓迫時，使悶在其中出不來的油對裂紋產生很高的油壓力，從而又對裂紋起到擴展的作用。如此周而復始，裂紋擴展、延伸、剝落，在齒面上留下一個個麻斑凹坑，小的如針尖，大的象豆粒。這就是常見的疲勞點蝕，是齒輪磨損極為普遍的一種現象。

表面疲勞點蝕的起因是多方面的，它決定于接觸應力和滑動摩擦力的位置與大小，齒面材質、硬度、粗糙度，以及油的油膜強度等。如果潤滑油選用不當，或潤滑方式不良，均會引起或促使疲勞點蝕。提高潤滑油的粘度是能夠減少表面疲勞點蝕的發生和擴展。

潤滑油的種類不同，對疲勞點蝕的產生有不同的影響。同一粘度的環烷基油比石臘基油產生的疲勞點蝕時間要長；粘壓系數大的油比粘壓系數小的油，對疲勞點蝕產生的影響?。划旪X面接觸趨于邊界潤滑狀態，潤滑油的粘度不起作用時，極壓油比非極壓油更能提高齒輪的抗疲勞點蝕能力。在極壓油中，含有添加劑的種類和添加數量對抗疲勞點蝕的能力也有影響。

當潤滑油混有腐蝕性物質或本身具有腐蝕性時，很容易使金屬表面發生銹蝕。銹蝕處又能引起應力集中，成為裂紋的發源地，釀成疲勞點蝕。潤滑油中氣飽的存在，對疲勞點蝕也有影響，由于氣泡的空化作用，加速了金屬塊的脫落。

從防止疲勞點蝕出發，供油量不宜過多。因為供油量過多，會有部分油困在嚙合的齒面間，受到壓擠，從而產生局部高壓，增大接觸應力。同時，油在高壓作用下滲人裂紋的數量也多，促進疲勞點蝕的發生和擴展。但是，為了防止粘著，又必須要有充分的油量。因此，需要從多個方面進行綜合全面的考慮供油量的多少，以便取得良好的潤滑效果。

3.2.3 潤滑對磨料磨損的影響

潤滑油在使用過程中很容易受到外來的雜質的侵入，如混入了泥砂、灰塵、鐵鱗、金屬粉末等，這些雜質摻入到潤滑油中，則會產生磨料磨損，這些雜物懸浮于油中，在齒輪運轉時起到了研磨劑的作用，所以此時的潤滑油不僅對磨料磨損起不到改善的作用，還會使磨損進一步的擴大。因此，為了有效的防止磨料磨損的發生，要時刻保持潤滑油的清潔，油品在使用時要經過過濾器的過濾才可使用，并定期做好凈化處理，及時的更換，從而保持潤滑油的清潔。