齒輪潤滑油泵的潤滑狀態(tài)分析

1、齒輪潤滑油泵的潤滑狀態(tài)分析解生澤 沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車分院 ,遼寧 沈陽 110015摘要：由斯特萊貝克曲線可知，在油潤滑下，兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)物體表面分為三種潤滑狀態(tài)。通過計(jì)算，齒輪潤滑油泵工作時(shí)齒面處于混合潤滑狀態(tài)，齒面有磨損產(chǎn)生。而實(shí)際觀察可知，齒輪潤滑油泵齒面沒有磨損，齒面可能處于流體潤滑狀態(tài)。關(guān)鍵詞：摩擦 磨損 潤滑 油膜兩個(gè)物體表面相互接觸并相對運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生摩擦，有摩擦就會(huì)產(chǎn)生磨損。磨損會(huì)破壞表面質(zhì)量，降低機(jī)械的運(yùn)動(dòng)精度，消耗能源，縮短零件的使用壽命。而潤滑則是減少摩擦和磨損最有效的手段。于是，人們對摩擦現(xiàn)象進(jìn)行了深入的研究和分析，并取得了豐碩的成果。1 潤滑狀態(tài)分析 在本世紀(jì)初，德國科

2、學(xué)家斯特萊貝克（Stribeck）根據(jù)對滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承的試驗(yàn)結(jié)果，提出了著名的斯特萊貝克曲線，后經(jīng)人們的補(bǔ)充和完善，如圖1所示。圖1 斯特萊貝克（Stribeck）曲線圖中縱坐標(biāo)是摩擦系數(shù),橫坐標(biāo)是反映承載特性的參量;是潤滑油的動(dòng)力粘度,V 是兩個(gè)摩擦表面對潤滑油的綜合速度,N是載荷。可以看出，根據(jù)，可將潤滑類型分為流體潤滑、混合潤滑和邊界潤滑。 其中,和是兩摩擦表面的相應(yīng)的粗糙度值。（1）流體潤滑區(qū)：，兩摩擦表面完全為連續(xù)的油膜分開，不直接接觸，載荷由油膜承擔(dān)。 （2）混合潤滑區(qū)：,摩擦表面的一部分被油膜分開,另有部分微凸體接觸，其余被邊界膜分開。載荷由油膜、微凸體和邊界膜共同承擔(dān)。 （

3、3）邊界潤滑區(qū)：，摩擦表面微凸體接觸較多，油膜的潤滑作用減少，甚至完全不起作用，載荷幾乎完全由微凸體和邊界膜共同承擔(dān)。 （4）干摩擦區(qū)：屬于邊界潤滑區(qū)左邊一小部分，摩擦表面無油膜存在，載荷完全由金屬基體或氧化膜承擔(dān)。圖2 齒輪潤滑油泵的工作原理圖2 齒輪潤滑油泵齒面的潤滑狀態(tài)分析 齒輪潤滑油泵用于泵送潤滑油。它的公稱壓力低（一般小于）,流量大。為提高齒面的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，往往對齒面進(jìn)行淬火等熱處理和磨齒等精加工，最終導(dǎo)致成本增加。齒面磨損程度取決于其齒面的潤滑狀態(tài)。如果處于混合或邊界潤滑區(qū)域，兩個(gè)齒面直接接觸，磨損量大，齒面必須熱處理以提高硬度和耐磨性；如果處于流體潤滑區(qū)域，兩個(gè)齒

4、面被油膜分隔開，不會(huì)產(chǎn)生磨損，齒面不必?zé)崽幚?。其主要工作件由兩個(gè)互相嚙合的齒輪組成，一個(gè)主動(dòng)，一個(gè)被動(dòng)。當(dāng)齒輪按圖2所示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)油腔兩輪齒逐漸分離，左側(cè)的輪齒逐漸嚙合;油在大氣作用下進(jìn)入右腔，隨齒輪旋轉(zhuǎn)帶到左腔，經(jīng)左腔壓出。齒輪屬于線接觸的高副接觸，其力學(xué)模型是兩個(gè)圓柱體的線接觸，按彈性流體動(dòng)壓潤滑的基本方程計(jì)算最小油膜厚度。下面，以國產(chǎn)RCB315型潤滑油泵（由日本潤滑油泵轉(zhuǎn)化）為例進(jìn)行齒面潤滑狀態(tài)計(jì)算，其參數(shù)如下：齒數(shù)：, 法面模數(shù)：=6，螺旋角：=35°，法面壓力角：=20°，中心距；=87.896×103m，齒寬：=120，精度：8，齒面粗糙度：1

5、.6，材料：45鋼，公稱壓力：=0.63，轉(zhuǎn)數(shù)：=970，油品：100工業(yè)齒輪油，粘壓系數(shù)：，粘度：。 計(jì)算如下：（1） 傳動(dòng)比 （2） 綜合粗糙度 （3） 當(dāng)量彈性模量 = 其中：=210 （4） 齒輪泵的排量 V=2（5） 轉(zhuǎn)矩 =（6） 圓周力 =（7） 節(jié)點(diǎn)處當(dāng)量曲率半徑 =（8） 對潤滑油的卷吸速度 =（9） 單位齒寬上的載荷 =10.1（10） 無量綱參量 = ,（11） 粘性參量 （12） 彈性參量 =（13） （點(diǎn)落在區(qū)域內(nèi)，用Martin方程計(jì)算。油膜厚度參數(shù) （14） 最小油膜厚（15） 膜厚比 由以上結(jié)果可以看出，齒面出于混合潤滑狀態(tài)。一般齒輪傳動(dòng)齒面也都是處于混合潤滑狀

6、態(tài)，這與計(jì)算結(jié)果是相符合的。所以，為防止磨損，點(diǎn)蝕，膠合等破壞形式，齒面要熱處理以提高硬度和耐磨性。但實(shí)際觀察潤滑油泵齒面情況并非如此。92年鞍鋼厚板廠引進(jìn)日本二手軋機(jī)，對其潤滑油泵進(jìn)行解剖可知，齒面上刀痕依稀可見，并無磨損痕跡，且齒面為軟齒面，硬度為HB200，該泵已運(yùn)行十年之久。觀察國內(nèi)生產(chǎn)的潤滑油泵齒面情況也是如此?？梢?，潤滑油泵工作時(shí)齒面為連續(xù)油膜分開，應(yīng)為流體潤滑，這與計(jì)算結(jié)果不相符合。3 對潤滑油泵齒面潤滑狀態(tài)探討 出現(xiàn)以上情況是因?yàn)楣ぷ鳁l件不同。一般齒輪工作時(shí)，潤滑油沒有壓力，只是被齒面間的相對滑動(dòng)速度產(chǎn)生的卷吸作用帶入摩擦表面間?；瑒?dòng)速度很小，加上齒面載荷作用的阻礙，以及油的粘

7、度等因素，齒面間難以形成連續(xù)的油膜，有齒面的直接接觸，屬于混合潤滑狀態(tài)。而潤滑油泵工作時(shí)是浸入油中，潤滑條件好。當(dāng)油泵工作時(shí)，吸油腔的齒輪逐漸退出嚙合，使吸油腔的空間加大，壓力降低，形成負(fù)壓，油隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入壓油腔。壓油腔的齒輪逐漸進(jìn)入嚙合，空間變小，油的壓力升高。壓油腔和吸油腔存在壓力差，其值略大于泵的工作壓力。齒輪是高副的線接觸，接觸區(qū)實(shí)際是一個(gè)狹長的面接觸。在壓力差的作用下，少量的壓力油經(jīng)接觸區(qū)泄回吸油腔，在接觸區(qū)形成連續(xù)的油膜，成為流體潤滑狀態(tài)。正如靜壓軸承，在軸轉(zhuǎn)動(dòng)之前，壓力油經(jīng)軸下面的油孔流出，將軸浮起，使軸與滑動(dòng)軸承之間形成一個(gè)連續(xù)的油膜。軸與軸承之間沒有直接接觸，不會(huì)產(chǎn)生磨損。

8、4 結(jié)論 由于工作條件不同，用計(jì)算普通齒輪齒面油膜厚度的方法已不能滿足計(jì)算齒輪潤滑油泵齒面的油膜厚度，需要對原有的計(jì)算方法加以改進(jìn)和修訂。參考文獻(xiàn)：1 汪德濤 。潤滑技術(shù)手冊 機(jī)械工業(yè)出版社。19992 張秉榮 章劍青。工程力學(xué) 機(jī)械工業(yè)出版社。20003 左健民。液壓與氣動(dòng)傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社。20014 姚玉泉，馬先貴，丁津原。摩擦磨損潤滑密封 東北大學(xué)出版社。1989 5 溫詩鑄。摩擦學(xué)原理。 清華大學(xué)出版社，1990The Analysis of Lubrication Condition on Gear Lubrication Oil PumpXIE Sheng-ze1,ZHOU C

9、hao-mei1, MA Xian-guei2,DING Jin-yuan 2 （1.Shenyang College of Auto Industry,Shenyang 110015； 2.Northeast University, Shenyang 110006）Abstract:Stribeck curve divides the lubrication condition of the surface of two opposite movement bodys under oil lubrication into three sections.Through calculating two footh faces Of gear whool lubrication oil pump that are working are in the section of mixed Lubrication and wear can occur.By observing practicing ,wear is not on the too