用齿轮构件滑润设施的产业践行解析

　　摩擦副试件摩擦表面的粗糙度为Ra3。2μm，其技术参数见。试验样机为WD-150阿基米德蜗轮蜗杆减速器，其主要技术参数：中心距a=150mm;齿数z1=1、z2=37;模数m=6mm;蜗杆直径系数q=11;压力角α=20°;变位系数x2=1。0;螺旋升角λ=5。195°;传动比i=37.蜗轮副的材质、热处理和硬度见，齿面的粗糙度为Ra3。2μm.

　　表1蜗杆副传动和摩擦副的主要技术参数材质热处理硬度(HBS)钢蜗杆副传动蜗杆(试环)45钢调质265(钢钢摩擦副)蜗轮(试块)45钢调质240铜蜗杆副传动蜗杆(试环)45钢调质265(钢铜摩擦副)蜗轮(试块)Zn5Pb5Zn5170试验前对钢蜗杆副减速器进行了齿面跑合。将蜗杆减速器清洗干净，装入适量的跑合油。采用直流调速电动机，在轻载下将输入转速由低速逐渐升至到额定转速，当额定转速和载荷基本稳定后，再将载荷增加一级。这样，逐级将载荷加到额定值进行跑合。跑合后，齿面粗糙度由跑合前也提高了齿面接触精度和齿面硬度。

　　试验油品与内容钢钢摩擦副采用GL-5极压齿轮油连续润滑，钢铜摩擦副采用L-CKE普通型蜗轮蜗杆油连续润滑。在工况相同情况下，在-500型TIMKEN试验机上分别测试出各对摩擦副的摩擦磨损性能，试验机主轴转速为n=1500r/min.试环在上与试验机主轴相连，试块在下与卡座相连，试环旋转，试块紧固。通过杠杆系统的载荷杆和砝码进行加载及测试的，每次运转时间为10min.

　　钢蜗杆副传动采用GL-5极压齿轮油润滑，铜蜗杆副传动采用L-CKE普通型蜗轮蜗杆油润滑。在蜗轮蜗杆试验台上，各个蜗杆副传动分别在100额定载荷下运转，一直达到热平衡后，分别测试出各个传动的传动效率和润滑油温升等，输入转速n1=1450r/min，额定输出转矩[5]T2=347Nm.为了提高试验数据的准确性和试验结果的再现性，本文的每个试验数据都是3次再现试验数据的平均值。

　　试验结果与分析两对摩擦副的摩擦因数测试结果列于，可见钢钢摩擦副的摩擦因数小于钢铜摩擦副的摩擦因数，各摩擦副的摩擦因数大小受载荷变化影响不大。

　　图2摩擦系数曲线两对摩擦副的磨损量测试结果列于，可见钢钢摩擦副的磨痕面积小于钢铜摩擦副的磨痕面积，各摩擦副的磨损量随载荷的增加而增加。摩擦磨损特性在蜗杆传动中直接显现就是传动效率、润滑油温升和承载能力等。

　　图3磨损量(磨痕面积)曲线两种蜗杆副传动分别在100额定载荷下运转，一直达到热平衡后，测出传动效率和润滑油温升列于和。可见，钢蜗杆副传动的传动效率高于铜蜗杆副传动的传动效率、润滑油温升低于铜蜗杆副传动的润滑油温升。 ，对两种蜗杆传动分别进行 大承载能力的试验，其结果是钢蜗杆副传动的承载能力高于铜蜗杆副传动的承载能力见。

　　表2 大加载率()和温升(℃)的测试结果润滑油温升 大加载率钢蜗杆副传动51160铜蜗杆副传动58120通过试验与分析可见，钢蜗杆副传动的传动性能均优于铜蜗杆副传动的传动性能。钢蜗杆副传动的关键问题是如何防止齿面胶合，这也是钢蜗杆副传动难以实现的根本原因所在。由于钢蜗轮与钢蜗杆所组成的钢钢副材料具有较强的互溶性，工作中一旦摩擦表面间的润滑膜破裂，则表面金属直接接触，很容易产生粘着，甚至胶合。

　　传动效率曲线本文的GL-5极压齿轮油中的极压剂为硫系极压添加剂，它的极压作用必须在有空气(氧)存在下才发生良好的摩擦极压化学反应(较高温度)，或摩擦化学吸附作用(较低温度)。即：在有氧化铁-硫化铁膜(Fe3O4-FeS)共存下，才有更好的润滑效果。氧化铁膜起催化作用，而且只有在Fe3O4薄膜下，摩擦面的铁才能被硫化物解离的活性硫原子所硫化，发生摩擦化学反应，生成剪切强度小的软质、高熔点的化学润滑膜-硫化铁(FeS)。硫系极压添加剂在低温时以极性端吸附在金属(Fe)表面，形成化学吸附膜。在硫系极压添加剂分子中存在着S-S键和C-S键，S-S键是键能较低的弱键，在一般工况下，S-S键先断开，形成铁硫醇膜，该膜具有较好的抗磨作用。在极压状态下，C-S键断开，形成硫化铁膜(FeS)，该膜的承载能力高，且熔点高，当温度接近800℃时，仍可保持良好润滑性能，其水解性能也很好。有机硫化物只有在高温(大于200℃)时，才与金属(Fe)起化学反应。因而，在极压条件下，一般来讲，含硫添加剂的润滑效果优于含氯或含磷添加剂的润滑效果。其分子结构式为：θCH2-S-S-CH2θ，这种极压剂的反应机理是：当温度较低时，极压剂的分子吸附在金属(Fe)表面上，形成化学吸附膜;当温度达到一定值时，极压剂分子中的S-S键断开，二苄基二硫化物只形成油性的铁硫醇膜;在高温状态下，分子中的C-S键断开，全部形成了极性的硫化铁膜。该反应膜使金属表面凸起部分变软，减少碰撞时的阻力。同时，由于塑性变形填平金属表面的凹坑，增加了接触面积，降低了接触面上的单位载荷，减少了摩擦磨损。极压反应膜具有较高的强度，能承受较大的载荷，进而可以减少磨损，防止胶合等[3]。