齒輪工作所需潤(rùn)滑油量計(jì)算及設(shè)計(jì)考慮

我們知道齒輪的油潤(rùn)滑方式通常有攪油潤(rùn)滑（油浴潤(rùn)滑）和強(qiáng)制潤(rùn)滑（循環(huán)油潤(rùn)滑）兩種方式。齒輪工作所需油量主要有潤(rùn)滑和冷卻兩個(gè)方面的作用，其中齒輪潤(rùn)滑所需油量較少，約占總油量20%左右；大部分潤(rùn)滑油量主要用于齒輪的冷卻，帶著其工作產(chǎn)生的熱量，約占總油量的80%左右。油量過少會(huì)導(dǎo)致齒輪潤(rùn)滑不足，容易引起齒輪早期失效或磨損，油量過多會(huì)增加攪油損失，降低齒輪箱的效率，那么我們?cè)邶X輪箱設(shè)計(jì)時(shí)，齒輪的潤(rùn)滑油量是如何確定的呢？

1）攪油潤(rùn)滑的油量

攪油潤(rùn)滑通常是以齒輪箱箱體作為油箱，部分大齒輪浸入油中一定深度，靠齒輪旋轉(zhuǎn)飛濺起來，潤(rùn)滑齒輪箱內(nèi)的各齒輪和軸承運(yùn)動(dòng)部件。攪油潤(rùn)滑常用于線速度較低的應(yīng)用場(chǎng)合，線速度一般小于15m/s時(shí)，可采用攪油潤(rùn)滑。

攪油潤(rùn)滑所需的油量一般是按照經(jīng)驗(yàn)首先確定一個(gè)浸油深度。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，當(dāng)齒輪節(jié)圓線速度v＜3m/s時(shí)，浸油深度為3~6倍模數(shù)。當(dāng)節(jié)圓線速度大于3m/s時(shí)，浸油深度為1~3倍模數(shù)。對(duì)于多級(jí)齒輪箱，可以考慮各級(jí)齒輪分別浸沒在不同的可以溢流的分隔室中。

攪油油量初步確定后，最后需通過潤(rùn)滑仿真分析來確定油量是否滿足齒輪箱內(nèi)各部件的潤(rùn)滑要求，比如軸承，其他未浸入油內(nèi)的齒輪副的潤(rùn)滑。目前主流的方法一般采用無(wú)網(wǎng)格粒子法進(jìn)行潤(rùn)滑仿真，主要的軟件有：Particleworks、PreonLab、shonDy、nano-fluidX等。

2）強(qiáng)制潤(rùn)滑的油量

強(qiáng)制潤(rùn)滑通常有一套潤(rùn)滑系統(tǒng)，包括潤(rùn)滑油泵，過濾器和冷卻器等，潤(rùn)滑油通過油泵，經(jīng)過濾器，冷卻器、最后由潤(rùn)滑管路帶到齒輪或軸承處提供潤(rùn)滑，油箱可以集成在齒輪箱殼體內(nèi)或者使用獨(dú)立的油箱。

前面我們已經(jīng)提到，齒輪正常工作所需的潤(rùn)滑油主要用于齒輪的潤(rùn)滑和冷卻，且大部分的潤(rùn)滑油是用于冷卻。那么基于此考慮，強(qiáng)制潤(rùn)滑中齒輪的潤(rùn)滑油量可以通過計(jì)算齒輪的熱損失（包括嚙合損失和攪油風(fēng)阻損失），然后再根據(jù)熱平衡條件計(jì)算將齒輪熱損失平衡所需的潤(rùn)滑油量。

a、齒輪的嚙合損失計(jì)算，可根據(jù)ISO14179，由下式計(jì)算齒輪副的嚙合損失P_Mi