为了在市场上竞争,各行各业的工程师都面临着提高变速箱效率的任务。因此,现代设计必须在不产生噪音或多余热量的情况下实现高功率传输。齿轮已被推向设计极限,因为它们需要以更高的速度、更重的负载和更长的时间运行。
在应对这些设计挑战时,润滑是一种常见且有效的解决方案,因为它们可以降低温度、磨损和噪音。随着新材料和制造工艺的改进,合成润滑油技术有助于实现这些更高的行业期望。但对于具有先进性能要求的复杂蜗轮设计,不是任何润滑脂都能完成工作。
蜗轮没有“一刀切”的蜗轮润滑解决方案。应仔细选择润滑脂,以承受应用的特定操作条件。如果不仔细考虑温度和速度等条件,润滑脂可能无法充分保护部件免受磨损和腐蚀,甚至会加速该过程。蜗轮蜗杆润滑尤其给设计工程师带来了独特的挑战,他们必须考虑齿轮组件中的高滑动接触力。
在选择蜗轮蜗杆润滑脂之前,应考虑粘度、负载、材料兼容性、噪音排放、部件寿命和应用的推荐使用温度范围。
粘性
粘度是将润滑脂的基础油与特定操作条件相匹配时要考虑的关键特性。如果粘度过高,则需要过大的功率来驱动或旋转设备。
蜗轮蜗杆比滚动运动经历更多的滑动运动。滚动运动将在整个变速箱周围迁移润滑脂,以确保包括接触区域在内的所有部件都得到充分润滑。重复的滑动运动会将润滑脂推离接触区域。
因此,建议使用基础油粘度较低的润滑脂,以确保润滑剂在滑动条件下能够有效地迁移到齿轮箱的所有区域。与矿物油基础产品相比,基于PAO的润滑剂具有更好的粘度指数(粘度随温度变化的程度)。在选择正确的碱时,油粘度至关重要;在选择合适的润滑脂时,还应考虑温度和负载条件。如果没有足够的润滑膜将金属对金属表面分开,高负载和高温齿轮就有粘着磨损的风险。
温度
蜗轮蜗杆的主要滑动接触在组件中产生明显的摩擦和高工作温度。对于希望在不散发太多热量的情况下最大限度地提高变速箱效率的设计人员来说,这是一个问题。当润滑脂不能承受高温时,它会氧化并留下几种副产品,例如酸。这些酸会侵蚀金属表面,导致齿轮的磨损和腐蚀增加。
低温下粘度的增加会导致施加在蜗轮蜗杆组件上的启动扭矩增加。降低启动扭矩要求可以减小减速电机的尺寸和重量,有时允许在设计中使用塑料材料。
用于蜗轮蜗杆的润滑脂应能够承受高达 125°C 的工作温度。 基于 PAO 的润滑剂具有更低的挥发性和更低的倾点。 这两种特性提高了高温和低温能力,因为它们降低了蒸发并增加了润滑脂在寒冷环境中的功能。
负荷
如果没有足够的润滑膜将金属对金属表面分开,高负载和高温齿轮就有粘着磨损的风险。润滑制度描述了在特定操作条件下产生的润滑膜类型,并且取决于表面之间的接触程度。了解润滑方式之间的差异对于为保护部件并防止磨损的应用选择合适的润滑脂至关重要。有三种不同类型的薄膜 - 边界膜,混合膜和弹性流体动力学膜 - 由表面之间的接触量决定。通过了解应用中两个表面的粗糙度以及润滑膜厚度,可以预测油膜状态。
由于蜗轮的滑动接触导致高摩擦,蜗轮主要在边界润滑条件下运行。在边界润滑期间,相对表面相遇很少或没有油膜分离。在这种状态下,极压(EP)添加剂可以防止损坏,这些添加剂促进表面粗糙度的滑动而不是焊接。含有极压添加剂的润滑剂具有更高的油膜强度,可减少摩擦并保护齿轮免受磨损。
许多工程师不会选择含有极压添加剂的润滑脂,因为它们通常含有活性硫,可以软化、蚀刻或腐蚀黄色金属。如果这是一个问题,请考虑使用含有非活性硫的极压添加剂,以防止齿轮表面的腐蚀性侵蚀。非活性硫在金属表面上形成柔软的光滑化学层,可防止磨损。
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材料兼容性
蜗轮有各种尺寸,从动力转向装置到小型直流电机,通常传输更高的扭矩比;因此,典型的蜗杆和车轮材料可以从不锈钢到尼龙,甚至一些黄色金属(黄铜、青铜等)不等。
许多应用,如电动助力转向系统,在其齿轮组件中使用塑料和金属部件的组合。选择与组件中所有材料兼容的润滑脂非常重要。不相容的润滑剂会渗透到塑料中,并引起一些不利的物理和化学反应,从而影响其机械性能。
首先,塑料可以吸收油脂并膨胀。其次,油可以从塑料中提取可溶物并将其收缩。最后,化学相互作用会影响塑料的分子结构,其中轻微的化学变化可能导致机械性能损失,例如脆化。
基础油的粘度越低,它穿透塑料的可能性就越大。应谨慎对待酯类,因为已知它们会侵蚀某些塑料和弹性体。由于塑料和弹性体有许多不同的变化,因此始终建议进行相容性测试,以确保其在特定应用中正常工作。
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部件寿命要求
有些应用需要我们所说的“终身润滑”润滑。在无法维修或难以维修的应用中,例如封闭式齿轮箱应用,润滑脂或油必须能够在齿轮的整个预期使用寿命内润滑齿轮。对于此类应用,应要求提供寿命测试数据。
噪声
如果蜗轮发出噪音,即使应用程序正常工作,也会对用户对应用程序质量的看法产生负面影响。摩擦通常以噪音和振动的形式呈现给客户。在滑动表面之间涂抹润滑剂可减少摩擦振动,从而最大限度地减少噪音排放。甚至可以测试润滑脂以证明其“安静性”。
合适的蜗轮蜗杆润滑脂将降低温度、延长部件寿命并降低噪音,最终提高齿轮箱效率并有助于实现设计目标。奈润滑剂是福斯集团公司的子公司,是为要求苛刻的齿轮应用配制特种润滑剂的领导者。
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