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润滑油对齿轮和轴用密封圈寿命的影响

时间: 2011-06-28 02:00 来源: 作者: 点击:
寿命延长3~5倍 ——齿轮和轴用密封圈的寿命取决于

通过试验观察到的一些基本规律,有助于提高与润滑油接触的传动部件和密封件的使用寿命。前提是变速机构的设计必须是正确的。

Ulrich Mann博士是慕尼黑Klüber Lubrication公司市场开发与应用技术部门的负责人,他在谈到延长变速机构零部件的使用寿命时引出了一个重要的话题:“没有润滑油的地方也就得不到润滑,这肯定会影响机构零部件的性能和使用寿命;合适的、高性能的润滑材料,可以提高变速器的承载能力和传动效率”。

Mann博士首先向我们介绍了位于Freudenberg的Simrit股份公司未来的驱动技术解决方案:典型不良缺陷的润滑防止措施。根据他的经验:“在变速结构的设计中,往往已经埋下了错误的隐患。润滑油应该供到齿轮的接触面和滚动轴承处,而人们对润滑油的要求不够重视。”同时他还以密封件为例说明了许多变速机构零部件需要加强润滑的必要性。

齿轮啮合是两个齿轮齿形之间的线接触。 Mann博士说:“最薄的润滑油膜是出现在平行变化的润滑油膜间隙结束时。由于扭矩引起的负载变化,轮廓表面的弹性变形,相互接触两齿面的相对运动速度等因素的影响,能够使在局部范围内短时间的压强增加很多倍。”

同时, 润滑油或冷却空气必须接触到齿轮齿面,以承受急剧升高的温度,齿面进入啮合状态时的典型的温升为10K,可达到的最高温升为60K。

大多数变速机构润滑不良

另一个影响润滑油膜的因素是:齿面啮合线上不同的相对运动速度,不同的相对速度对润滑油膜的生成有不同的影响。在齿面啮合线纯滚动处的润滑油膜相对较厚,而在正负方向的相对滑动处润滑油膜的厚度则明显减薄。

慢速旋转齿轮引起的典型磨损现象是滚动轴承滚道上的线形磨损痕迹。其原因是:接触线上相互接触的金属材料没有相互滑动,相互接触的材料相对静止不动。而在接触线左右两侧的金属材料则呈现出较大的磨损。Mann博士说:“润滑不足时,最容易出现这种典型的磨损。”而这种润滑不良的磨损甚至可以出现在装满润滑油的变速器中,润滑油的粘度过高,润滑油就难以被输送到齿轮的啮合处。与无润滑相比,良好的润滑可以提高传动部件的使用寿命:淬火件的寿命可提高20%,非淬火件的寿命可提高200%。将润滑油的公称粘度提高一倍可使工件寿命提高3倍。

使用添加剂可提高使用寿命3倍

另一个引起磨损的原因是:润滑油中的微小颗粒或污物。这些微小颗粒在润滑油中相当于磨料中的金刚砂。如何防止这种磨损,Mann博士建议在润滑油中加入活性添加剂,在出现这种颗粒磨损之前对磨损表面进行主动的防护。采用这种措施可使工件的使用寿命提高3倍。

在实践中,提高润滑油的粘度或添加活性剂对预防齿轮表面的麻点和点蚀现象几乎没有作用。如果说有影响,也是在调质热处理的齿轮副啮合中,尤其是渗碳淬火的齿轮啮合中有一定的作用。

针对这种情况,专家Mann博士建议说:“在渗碳淬火钢材料的齿轮中,利用合成材料的润滑油(Polyglykol )比中性润滑油更好,对延长工件的使用寿命更有利。合成润滑油比中性润滑油有着更好的抗氧化性和热稳定性。”

齿轮啮合面在粘连后会留下较大的损伤痕迹,为了防止这种粘连磨损,润滑油膜也有着非常重要的作用,甚至在工作温升达到100K时也能很好地发挥作用。过高的工作温度峰值可“烧”坏润滑油膜,可导致啮合面的瞬时粘连,并且最终在齿轮的转动下又重新分开。

这种粘连、分离的结果是金属材料沿齿顶方向的移动,时间长了,这些流动的材料最后形成毛刺,严重时甚至能“切入”与其啮合的齿轮中。为了克服这种缺陷,可使用含有EP(极压)活性剂的润滑剂在齿轮啮合面形成很好的具有防护、减磨作用的润滑油膜。因此,它可使齿轮的使用寿命提高5倍。

凡是对齿轮啮合带来良好效果的润滑方式,在密封圈的接触区域内也有着很好的润滑效果。通常在密封元件中,存留的润滑油间隙可小到几个μm,在常规条件下,即在轴径35mm左右,转速在1500r/min的条件下,接触处的温度会很快的升高20K。润滑不良和润滑油中的污物也可引起轴用密封件的磨损,及时地更换润滑油对保证密封件良好的润滑很有必要。

其他密封件损伤的形成,例如油炭凝聚、裂纹,密封件散热不良,密封件所承受的负载过大,或者高速引起的高温等,往往会出现密封件损伤。而在散热过程中,润滑油也起着相当重要的作用。

避免润滑油加注过量

一般情况下,在浸渍润滑中,1kW损耗功率需要5l润滑油,在喷射润滑中,每分钟喷射的润滑油量最少为每毫米齿宽0.05l。

但是也应避免过量的润滑,例如在径向密封圈中,润滑脂的填充量最多为密封圈空间的40%,这比完全填满润滑脂要好。(end)

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