齒輪的潤滑原理

       齒輪傳動是最常見的機械傳動形式之一，在各種齒輪傳動形式中，輪齒從開始進入嚙合至脫開的過程中存在著摩擦。基于齒輪相對速度的變化，常見的齒輪摩擦分為滑動摩擦和滾動摩擦。

       在任何齒輪傳動中，齒面如果直接嚙合，那么就可能發生兩齒面黏附，齒面磨損發熱、燒傷，甚至焊合，造成齒輪即時失效。因此齒輪潤滑的基本要求就是潤滑劑必須進入齒輪的嚙合面，形成有效的潤滑膜隔開齒面，阻止嚙合齒面的材料直接接觸，并將由于磨擦產生的熱很快帶走，保證齒輪的正常運轉。  

       齒輪之間正常的潤滑膜應當是帶有一定黏附性的彈性流體，可以是液體，這是最常見的，也可以是半流體、氣體或是固體。

齒輪的潤滑方式

       邊界潤滑：是在嚙合齒面有油膜隔開，在嚙合齒面間形成的油膜強度不夠，流動性差，不足以保持穩定的彈性流體潤滑，主要靠潤滑油添加劑在金屬表面形成的一層化學反應膜和物理吸附膜來起到潤滑作用。邊界潤滑狀態下的齒輪承受的載荷、速度、溫度和時間的能力都極為有限，極易產生磨損，造成齒輪的運轉失效。

       彈性流體潤滑：由于在兩齒輪面間存在著一定強度彈性流動潤滑劑，完全將嚙合面分開，使得兩摩擦面的運動摩擦變為流體的內摩擦，并及時地帶走運動產生的熱量，在一定的速度下承受一定的載荷，達到齒輪的正常運轉，這是最為理想的潤滑狀態。  

       混合潤滑：式齒輪傳動中經常出現的一種狀態。在輪齒的嚙合齒面間遺留體彈性膜動力潤滑為主，同時存在邊界潤滑和干摩擦。

       因此維持正常的齒輪運轉的潤滑劑必須具有良好的極壓抗磨性，極佳的潤滑性能，合適的黏度，良好的流動性和散熱性，一定的防銹抗腐性能，良好的抗乳化性能和盡可能低的傳動聲音。  

齒輪傳動中潤滑的作用

       潤滑對齒輪的傳動的正常運轉和使用壽命起到決定作用。潤滑劑在齒輪傳動中起到的潤滑、冷卻等各種功效，保證了齒輪在一定的工作溫度下正常的運轉，并延長了齒輪的使用壽命。

       潤滑對嚙合齒面磨損的作用：由于潤滑劑在齒輪嚙合表面之間形成有一定強度的潤滑彈性油膜，將嚙合齒面分開，并且由于潤滑劑中的極壓添加劑與金屬表面發生生成化學反應膜來應付隨時出現的邊界狀態，因此保持了齒輪之間的分離，達到消除磨損的目的。

       潤滑對齒面膠合的作用：膠合是齒輪傳動失效的一種常見形式。即在嚙合齒面中，當載荷、速度超過潤滑膜的承載能力時，造成潤滑膜破裂，使嚙合齒面的材料直接接觸發生干摩擦，產生磨損，齒面溫度急劇升高，兩嚙合齒面相互粘撕形成膠合損傷。齒輪的切向速度大于4m/s易發生熱膠合損傷，小于4m/s易發生冷膠合損傷。合適的潤滑劑必須有一定的黏附性、承載能力和抗極壓性能，保證嚙合齒面的分離，避免膠合損傷的發生。  

       潤滑對齒面的疲勞作用：潤滑劑的潤滑狀態對齒面的接觸應力又有著直接的影響，齒面的接觸應力是影響齒面疲勞主要因素。因此潤滑膜強度直接對齒面的 疲勞起著作用，這就要求必須具有持續穩定的足夠強度的油膜強度。  

       潤滑對齒輪傳動的振動及噪聲的作用：引起齒輪振動及噪聲的原因很多，潤滑僅僅是一個方面，但也是非常關鍵的一個方面，不同的潤滑方式和潤滑劑對齒輪的振動及噪聲的影響不同，甚至潤滑劑的使用量都直接影響齒輪的噪音產生。在其他方面條件都已固定的情況下，選擇合適的潤滑方式，選擇合適的潤滑劑，加注適量的潤滑劑往往是減少齒輪振動和噪音最有效的方法。

齒輪的潤滑方式

       浸油潤滑：浸油潤滑只適用于低速齒輪箱。潤滑油的加注量直接影響著齒輪的工作結果。通常浸沒在油中的齒輪分度圓周切向速度ν<10/s的臥式齒輪箱，齒輪浸沒油中的高度為1到2倍齒全高，錐齒輪的為齒寬高度，立式齒輪箱的浸沒油中的高度為齒寬的1到1/3。

       當潤滑油黏度與浸沒油中的齒輪切向速度和本體溫度不協調時油將被離心力甩掉，輪齒進入嚙合時沒有足夠的潤滑油膜，齒面將處于邊界潤滑或干摩擦狀態，齒輪將發生振動，當齒面發生擦傷膠合時就會出現噪聲和雜音。因此潤滑油不僅要有合適的黏度而且還要具有不受外來剪切作用的影響，保持一定黏度，而且必須具有良好的黏附性能和與溫度變化的適應性，保證在齒面形成一定的潤滑油膜。  

       強制潤滑：強制潤滑是將潤滑劑以0.05到0.2MP的壓力噴入需要潤滑的部位，提供充足的供油量，及時地將嚙合產生的熱量帶走的潤滑方式。

       強制潤滑能控制嚙合齒輪的本體溫度，當適合的潤滑油被噴入后，實現彈性流體潤滑，有效的降低振動和噪聲。但是如果油品選擇不合適，噴油量不夠就會立即產生噪聲和振動，一旦斷油，高速齒輪立即失效。