开式齿轮润滑方法(图)
机械设计(西北工业大学第八版)第十章 齿轮传动
抵抗齿面点蚀、胶合、 磨损、塑性变形
抵抗轮齿折断
轮齿具有足够强度和韧性
一. 常用材料：
齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低碳合金钢， 铸钢和铸铁等。一般多采用锻造毛坯或轧制钢材， 齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时，可采用铸钢 或铸铁。 表P191表10—1列出了常用齿轮材料及牌号、热处理 方法及硬度。
三. 齿轮传动的类型： 1.按装置型式分：1）开式齿轮传动
2）半开式齿轮传动 3）闭式齿轮传动
2. 按速度的大小分：高速（v15m/s）
低速（v3m/s）
3. 按载荷大小分： 轻载
重载
4. 按齿面的软硬分：硬齿面（HB>350或HRC >38）
软齿面（HB350或HRC38）
四、对齿轮传动的要求： 1. 传动要平稳、准确
k
K
t
t
A
k
rk
k
B
rb
O
单齿啮合的最低点接触应力最大。
通常按节点啮合进行计算 即：将渐开线齿廓在节点啮合当量成一对 圆柱体接触，再按赫兹公式计算。
H ZE
式中：
F L
1
1
1
1
2
2
1
1 N1P r1sin
d1 r1 sin sin 2 d2 2 sin 2
措施：提高材料的硬度，
改善润滑
主动 被动
相对滑动方向
二.设计准则：
具体工作条件下的设计准则： 工作条件 主要失效
软齿面
点蚀
设计准则
设计方法
闭式 传动
保证齿面有足够的接触 按齿面接触疲劳强度设计 疲劳强度 按轮齿弯曲疲劳强度校核
贝奇尔双线开齿说明书
开式齿轮油脂喷雾系统开式齿轮油脂喷雾系统可广泛用于钢铁、矿山等设备的大型齿轮副的冷却润滑，如：球磨机、棒磨机、转窑等。
下图为一典型的双线油脂喷雾系统，该系统包括润滑泵、气源控制组件、多功能程控器、喷嘴组件、分配器、管路及附件。
开式齿轮油脂喷雾系统图1．开式齿轮油脂喷雾系统工作程序：a．控制器打开A、B两个电磁阀，泵开始工作。
定量的油脂从分配阀输送到喷嘴，润滑脂在喷嘴内雾化后，喷向齿轮表面。
b．当分配阀工作一次，系统压力开始升高到设定值，换向阀换向。
c．换向阀限位开关工作时，关闭泵的电磁阀A，但喷嘴气路的电磁阀B则滞后关闭，吹净喷嘴上残留的油脂。
d．系统压力通过换向阀卸荷到油泵，另一条油路接通油泵，在泵的下一个工作循环中建立压力，重复执行上述步骤。
2．技术参数：用脂范围：NLG1000#—2#系统压力：20—45MPa工场气源压力要求：0.4—0.8MPa3．启动程序：1．按要求设置SS4500控制器。
2．向油雾器中注入低粘度润滑油（SAE#10）。
3．按以下步骤分别向两根供油管注入润滑脂。
a．拆下第一根供油管末端最后一个分配阀的管路堵头A；b．按下控制器“Manual/Reset”按钮，启动油泵；c．排净系统中的所有空气，直到末端最后一个分配阀出油（无气泡或泡沫）为止；d．断电，泵停止工作；e．将已充满油脂的管路末端最后一块分配阀用堵头堵上；f．通电，启动油泵，逐步建立压力，推动换向阀正常工作；g．拆下第二根供油管末端最后一个分配阀的管路堵头B；h．重复上述b 、c、d、e、和f的步骤，向第二根管路充脂；4．调节泵的气体调压阀，使系统的压力达到12.6MPa。
5．将换向阀DR4的压力设置在10.5MPa。
6．将喷嘴的气压调在0.42—0.56MPa，直到达到最佳雾化效果。
7．管路中空气排净后，点动操作使泵工作若干循环，直到所有喷嘴正常出油，齿轮表面有油膜为止。
8．在启动设备之前，预先在齿轮轮齿表面涂润滑脂。
齿轮传动课件
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齿轮材料及热处理：锻钢
由于啮合过程中，小齿轮的啮合次数比大齿轮 多，齿根应力较大齿轮大，为了使大、小齿轮 的寿命接近相等，推荐小齿轮的齿面硬度比大 齿轮高30～50HBS。软齿面齿轮常用于对齿轮 尺寸和精度要求不高的传动中。
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齿轮材料及热处理：锻钢
(2) 表面硬化钢和氮化钢。齿轮一般为用锻钢切 齿后经表面硬化处理(表面淬火、渗碳淬火、氮 化等)，淬火后(特别是渗碳淬火)，因热处理变 形大，一般都要经过磨齿等精加工，以保证齿 轮所需的精度。氮化齿轮变形小，在精度低于7 级时，一般不需磨齿。氮化齿轮，因硬化层深 度很小(0.1～0.6mm)，不宜用于有冲击或有磨 料磨损的场合。
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失效形式：齿面胶合
在重载低速齿轮传动中，由于局部齿面啮 合处压力很高，且速度低，不易形成油膜 ，使接触表面膜被刺破而粘着，这种胶合 称为冷胶合。
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失效形式：齿面胶合
减小模数、降低齿高、采用角度变位齿轮 以减小滑动系数，提高齿面硬度，采用抗 胶合能力强的润滑油(极压油)等，均可减缓 或防止齿面胶合。
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直齿圆锥齿轮传动
直齿圆锥齿轮的标准模数为大端模数m，其 几何尺寸按大端计算。 背锥 当量齿轮 正确啮合条件
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受力分析
由于直齿圆锥齿轮的轮齿从大端到小端逐 渐收缩，轮齿沿齿宽方向的截面大小不等 ，受力后不同截面的弹性变形各异，引起 载荷分布不均，其受力和强度计算都相当 复杂，一般以齿宽中点的当量直齿圆柱齿 轮作为计算基础
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开式齿轮润滑剂应用研究(一)
最 初 ， 型 开 式 齿 轮 用 传 统 的 高 粘 度 的溶 剂 稀 大
释 型 润 滑剂 进 行 润 滑 保 护 ， 造 成 环境 问题 。 ： 但 如 润 滑 剂 中 的 氯 化 溶 剂 挥 发 后 影 响 空 气 的 臭 氧 层 以 及
（ ）溶 剂 挥 发 。 剂 挥 发性 过 高 使 润 滑 剂 在输 ４ 溶
要 有 手 工 涂抹 、 加 、 滴 飞溅 和 喷淋 等 四种 。其 中 ， 手 工 涂 抹 （ 用 ） 滑 是 在 使 用 前 将 齿 面擦 净 后 手 工 常 润 用 刷 子 进 行 润 滑 。滴 加 润 滑就 是 当齿 轮 转 动 时 ， 将 润滑 剂 滴 到经 过 的齿 轮 的齿 上 ； 溅 润 滑 是 润 滑 剂 飞 贮 存 在 油池 中 ， 当齿 轮 经 过 装 润 滑 剂 的 油 池 中 油粘
１ 开 式 齿 轮 润 滑 需 求
开 式 齿 轮 的润 滑 要 求 比一 般 机 械 设 备 更 为 严 格 ， 其 特 殊 性 。 润 滑剂 的粘 附 性 ， 一 性 能 要 求 有 如 这 当润 滑 剂 被 污 染 时 ，仍 能 保 持 开 式 齿 轮 能 高 效 运 行 ， 在 高 负荷 下 防 止设 备 磨 损 。 并
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
宜 制成 润 滑剂 可在 几 十年 内保 持 良好 的润 滑 性 能 。
若 配 比不 佳 ， 润 滑剂 在 使 用 中会 产 生 以下 问题 ： 则 （ ）根 部 堆 积 。 粘 度 的 沥青 馏 分 在 齿 轮 齿 根 １ 高 部 易形 成 超 时堆 积 ，致 使 齿 轮 啮合 不 好 和 超 负 荷 ， 这将 导 致 齿 轮 的损 坏 ， 括齿 的 断 裂 。 包
（ ） 不 良 的 覆 盖 。 适 宜 的 配 比 易 导 致 润 滑 剂 ２ 不
9种润滑方式
由操作工使用油壶或油枪向润滑点的油孔，油嘴及油杯加油称为手工给油润滑，主要用于低速、轻载和间停工作的滑动面、开式齿轮、链条以及其余单个摩擦副。
加油量依赖工人感觉与经验加以控制。
2、滴注润滑依赖油的自重经过装在润滑点上的油杯中的针阀或油绳滴油进行润滑。
构造简单，使用方便，但给油量不简单控制，振动、温度的变化及油面的高低，都会影响给油量。
不宜使用高粘度的油，不然针阀被拥塞。
3、飞溅润滑浸泡在油池中的零件自己或附装在轴上的甩油环将油搅动，使之飞溅在摩擦面上。
这是闭式箱体中的转动轴承、齿轮传动、蜗杆传动，链传动、凸轮等的宽泛应用的润滑方式。
零件的浸泡深度有必定的限制。
浸在油池中的机件的圆周速度一般控制在小于 12m/s，速度过高，搅拌阻力增大，油的氧化速度加速，速度过慢影响润滑成效。
4、油环与油链润滑依赖套在轴上的油环或油链将油从油池中带到润滑部位。
如下图，套在轴 1 上的油环 2 下部在油池中，当轴旋转时，靠摩擦力带动油环转动，进而把油带入轴承中进行润滑。
5、油绳与油垫润滑一般是与摩擦表面接触的毛毡垫或油绳从油中吸油，而后将油涂在工作表面上。
有时没有油池，仅在开始时吸满油，此后按期用油壶增补一点油。
主要应用于小型或轻载滑动轴承。
这类方法主要长处在于简单、廉价，毛毡和油绳能起到过滤作用，所以比较合适多尘的场合。
但因为油量小，不合用于大型和高速轴承，供油量不宜调整。
6、自润滑自润滑是将拥有润滑性能的固体润滑剂粉末与其余固体资料相混归并经压制、烧结成材，或是在多孔性资猜中浸入固体润滑剂；或是用固体润滑剂直接压制成材，作为磨擦表面。
这样在整个磨掠过程中，不需要加入润滑剂，还能拥有优秀的润滑作用。
7、油雾润滑油雾润滑系统由油雾润滑装置、管道和凝缩嘴构成。
油雾润滑装置主要由分水滤气器、调压阀及油雾发生器构成。
油雾润滑主要用于高速转动轴承的高温工作条件下的链条等。
此方法不单达到润滑目的还起到冷却和排污作用，耗油量小。
齿轮传动(第11章)
K F FtYFa1YSa1Y F1 F 1 bm K F FtYFa 2YSa 2Y F2 F 2 bm
② 应力和许用应力的关系 两齿轮弯曲应力是否相同？许用应力呢？
F
K F Ft YFaYSaY [ F ] bm
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③
设计计算时，因为 m 3
8
§11.2
齿轮传动的失效形式
1.轮齿折断
原因： • 齿根弯曲应力大； • 齿根应力集中。
9
1、轮齿折断
★ 疲劳折断 ★ 过载折断
全齿折断—常发生于齿宽较小的直齿轮
局部折断—常发生于齿宽较大的直齿轮，和斜齿轮
措施：选用合适的材料及热处理方法，使齿根芯部 有足够的韧性；采用正变位齿轮以增大齿根的厚度； 增大齿根圆角半径，消除齿根加工刀痕；对齿根进 行喷丸、碾压等强化处理； 提高齿面精度、增大 模数等
d1 sin 2
cos d1 d1 cos
O2
d N 2C 2 2 sin 2
1 1 1 2
d 2 z2 2 d2 u 1 d1 d1 z1
②
d'2 2
'
（从动）
2
②
u 1 1 2 d1 cos tan u
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§11.4 齿轮传动的计算载荷
名义载荷：
Fn p L
pca K Fn L
计算载荷：
载荷系数：K K A Kv K K
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1.使用系数KA
考虑齿以外的其他因素对齿轮传动 的影响，主要考虑原动机和工作机的影响
原动机 载荷状况 均匀平稳 轻微冲击 中等冲击 严重冲击 工作机器 … … … … 电机 1.0 … 1.1 … 1.25 1.5 1.75 2.0 内燃 机… 1.5 1.75 2.0 2.25 25
机械设计-齿轮传动讲解
重合度e↑ →传动平稳
z1↑
m↓
齿高h，抗弯曲疲劳强度降低
因此，在保证弯曲疲劳强度的前提下，齿数选得多一些好！
一般情况下，闭式齿轮传动（速度高，平稳性差）: z1=20~40
将
Ft
=
2T1 d1
及Φｄ＝b/d1
代入
则齿面接触疲劳强度的校核式：σH =
2K T1 dd13
u±1 u
ZH
ZE
[σH ]
齿面接触疲劳强度的设计式： d1
3
2 KT1
d
u ±1 ( Z H Z E )2
u [s H ]
对于标准直齿轮，ZH=2.5
齿面接触疲劳强度的校核式：
s H
= 2.5
= KFtYFaYsa bm
[s F]
Ysa表
引入齿宽系数后 强度条件公式：
d
=
b，并将Ft=2T1/d1, d1
d1=m
z1代入，可得弯曲
s = 2KT 1 YFaYsa
F φdm3 z12
[s F]
得
m
3
2KT1
dZ12
×Y[FsaYFs]a
公式中各参数对弯曲强度有什么影响呢？
标准直齿圆柱齿轮强度计算
从上面推出的接触疲劳强度条件公式中可以得出以下结论：
1、分度圆直径越大，接触疲劳强度就越高，也就是说接触
疲劳强度取决于分度圆直径，不单和模数m有关还和齿
数z有关。 2、齿宽系数越大，也就是齿宽越宽，接触疲劳强度就 越高。
3、许用接触应力越大，接触疲劳强度就 越高，
问题：σH1和σH2是否是作用力和反作用力的关系 σH1=σH2 是作用力和反作用力的关系。
润滑操作手册
7、频繁抽取的油品、放置在油桶架上用开关控制流放。
8、新油与废油分开放置，装过废油的容器不可装新油，以防污染。
TPM=RP³
4.油品的储存
室外储存 – 经常检查油桶是否泄漏。若油桶必须直 放时，宜将桶略倾斜，以免积水渗入， 桶口处于3、9点位置
长期户外存放应遮盖、垫高 – 夏季，桶面温度可达65℃
– 有些变色和透明度变化正常， 有些则预示交叉污染
• 脱气性能. 空放或泡沫特性异常 • 软性不溶物:
– 添加剂絮状物、添加剂析出、 漆膜、油泥、沉积物、液面环 渍, 滤芯过快堵塞和底部沉积
3 . 选择润滑油脂的基本原则
※ 润滑油粘度 润滑油的条件取决于其厚度或粘度。
•粘度大时 压力大时，浮油不会均匀的铺开，尽管它保持其润滑功能；但 粘度太高时，阻力 也按会润变滑大剂。的
按润滑剂的 物质形式
TPM=RP³
4.油品的储存
脂筒的摆放
• 平放易导致空气挤入中段
按润滑剂的 物质形式
对样品的标记
• 很重要 • 标记越细致，参考作用越大 • 在样瓶上注明
– 油品名称(品牌、名称、黏 度牌号)
– 设备名称\编号 – 油品使用时间 – 取样日期 – ……
TPM=RP³
4.油品的储存
2. 防锈剂阻断水和氧，防止 铁锈。
5. 防止金属腐蚀。
7. 将油剂涂抹到金属表面， 使其成为强浮油。
8. 基 于 粘 度 指 数 改 善 剂 而 随 温度变化的粘度降低。
3. 防沫剂抑制泡沫的形成并 迅速消除形成的泡沫。
6. 乳化剂使其更容易与水混 合。
9. 摩 擦 调 节 剂 覆 盖 金 属 表 面 使其更滑。
10. 防止因高压积聚而烧坏。 11.倾点抑制剂即使在低温下 也不会硬化。
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工业开式齿轮润滑
一、开式齿轮润滑现状
1、人工加固体润滑脂
人工加固体润滑脂是由人工定期采用涂抹润滑方式由开式齿轮罩壳加油口加脂。
很多企业加注沥青油脂，现有的企业改加二硫化钼润滑脂。
加注沥青油脂，加油时需要油品升温，易吸附污染物、杂质，长期使用会污染工作环境，油脂易干枯，需经常补脂，会在齿轮表面出现残留斑点。
对于大型开式齿轮和支撑滑道，由于边界润滑性不好，齿面啮合部易出现干磨痕迹，造成齿轮报废。
加注二硫化钼润滑脂易出现在重负荷齿轮表面油脂被挤出润滑工作面，从而造成齿轮干磨引发的齿轮报废。
2、机械喷射N680号闭式齿轮油或00-000开式齿轮润滑脂
使用机械自动喷射方法加油克服了加油困难、齿面上覆盖油层不均匀的缺点。
绝大多数企业使用的润滑油为闭式齿轮油，因为闭式齿轮油粘度最大的N680号油的粘度和粘附性都满足不了开式齿轮润滑的要求（闭式齿轮油的粘度不高，粘附力不强），其所形成的边界润滑油膜性能不能满足开式齿轮润滑，显然N680号油不能满足开式齿轮的润滑用油。
从现场观察齿磨损情况看，使用N680号油喷润后齿面磨损痕迹比加普通二硫化钼润滑脂脂润滑性要好，但仍有干磨痕迹，若要完全防止干磨，势必更要缩短喷油周期以及时补充新油来保证油膜用油，显然总耗油量就会增加，油的有效利用率就会降低。
使用00-000润滑脂需要在机械喷射装置附加高压后吹装置，以保证齿面覆盖油层的均匀性。
二、开式齿轮传动润滑分析和选用润滑剂的方法。
开式齿轮传动有以下特点：
1，齿轮直径大，不能使用全密封式罩壳连续循环油润滑方法；
2，齿轮周节速度大；
3，传动载荷重等；
齿轮润滑主要处在边界润滑状态下，其润滑属于边界全损耗润滑类型。
大小齿轮啮合时，在两齿面间总有相对滑动，在两滑动摩擦面之间一部份微凸体直接发生接触，一部份由润滑油接触，这种润滑状态称为“边界润滑”。
边界润滑的有效性由边界膜的物理性能所决定，包括油膜厚度、剪切强度、内聚力、粘附力、熔点等。
这些性能决定了开式齿轮润滑选用润滑油的原则为：
1、根据ISO标准规定确定开式齿轮传动载荷等级。
2、边界润滑条件下，必需选择高粘度和粘附性强的润滑油，以确保有一层连续的
油膜保持在齿轮表面上。
3、应选择添加有极压抗磨剂的润滑油，以确保在齿传动摩擦的高温下能生成抗极压，
剪切强度低于金属，熔点较高的化学反应膜。
三、开齿乐（Hi-Gear-20/20）的特点和适用范用。
由于开式齿轮润滑属于边界全损耗润滑，这种润滑起作用的是边界润滑膜。
从理论上讲，对产生边界膜的边界润滑剂的性能有以下要求：
（1） 润滑剂的分子链环之间具有较强分子吸引力，能阻止表面微凸体将润滑剂膜穿透，因而可以缓和磨损过程；
（2）润滑剂在表面所产生的膜具有较低的剪切强度，也就是说摩擦力较小；
（3）润滑剂在表面所生成膜的熔点要高，以便在高温下也能产生保护膜；
（4）极压与抗磨性好。
形成边界膜的过程有物理吸附、化学吸附、化学反应三个过程。
物理吸附：当润滑剂中具有轻微极性分子在范德华表面力作用下吸附在表面上，形成定向排列的单分子层或多分子层的吸附膜时，这种吸附称为物理吸附。
化学吸附：当润滑剂分子通过化学键的作用而吸附在表面上时称为化学吸附，在表面上形成金属皂膜，有较好的剪切性和高熔点。
化学反应：当润滑剂分子与固体表面之间有化合价电子交换时就发生化学反应并生成一种新化合物膜，这种薄膜比物理或化学吸附膜更加稳定。
根据以上分析，我公司推荐的合成锂基复合开口齿轮润滑油开齿乐（Hi-Gear-20/20），属极压开式齿轮润滑专用油。
采用合成基础油，即使在高温下也可抗氧化、抗碳化。
基础油粘度越大润滑油膜的强度和厚度也就越大，抗微凸体穿透能力越强。
使金属表面保持一层连续的有足够厚度的类似缓冲垫的油保护膜。
为提高成膜能力和提高抗极压性，在基础油中适量添加油性剂、极压抗磨剂等。
添加油性剂可进一步增加润滑油在金属表面上的物理吸附和化学吸附能力，提高油膜的润滑效果，并有效的防止甩油，提高油的利用率，降低耗油成本。
添加极压抗磨剂可在金属表面生成一层化学反应固体保护膜。
在大小齿轮重载传动时，两齿面接触挤压，并滑动产生高温高压，极压抗磨剂在高温条件下与金属极迅速产生化学反应生成化学膜。
在齿啮合过程中金属表面的微凸体可能使膜破裂，但在干摩擦相对运动中可将突出点磨平，同时，在局部高温下又再次生成新的化学反应膜，经过一段时间的磨合就完全在齿面上形成一层化学反应膜，其剪切应力比纯金属低，其熔点比润滑剂高。
所以能防止金属接触摩擦时被咬合，焊熔和刮伤，有效的保证了金属表面，提高了润滑效果。
添加剂和其主要功能详见开齿乐说明书
注意：开齿乐不适于采用机械喷射润滑的大型重负荷开式齿轮。
如电厂的卧式磨煤机。
开齿乐应用设备
开式支撑轴承开式支撑轴承球磨机支撑转动齿轮球磨机撑导向轮
起重机开式齿轮卸煤机磨煤机开式齿轮（直径4.5米）。