減速器齒輪件熱功率損失分析研究

趙昕

摘 要：減速器的功率損失由齒輪功率損失和軸承功率損失等組成，重點(diǎn)給出了齒輪功率損失的計(jì)算方法，減速器齒輪件熱功率損失由嚙合損失、風(fēng)阻損失和攪油損失構(gòu)成，嚙合損失由Coy & Townsend方法計(jì)算，風(fēng)阻損失由Anderson方法計(jì)算。

關(guān)鍵詞：齒輪；減速器；功率損失

中圖分類號(hào)：TH1324 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.05.010

0 引言

減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用作原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速傳動(dòng)裝置。減速器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱功率損失，若減速器系統(tǒng)散熱能力不足，就會(huì)導(dǎo)致減速器溫度升高，從而影響潤滑油的性能，引起系統(tǒng)潤滑、密封失效；進(jìn)而使齒面產(chǎn)生膠合或輪齒熱變形，甚至輪齒金屬相變，使系統(tǒng)傳動(dòng)性能惡化[1-2]。因此，準(zhǔn)確計(jì)算減速器的功率損失，合理選擇潤滑系統(tǒng)，對(duì)減速器的使用壽命和承載能力具有重要意義。

本文闡明了減速器齒輪件熱功率損失的計(jì)算方法和計(jì)算步驟。減速器工作過程中產(chǎn)生的熱源主要來自各種摩擦副的功率損失，主要包括齒輪嚙合功率損失、軸承的功率損失，為了分析更為精確還應(yīng)考慮齒輪的攪油損失和風(fēng)阻損失及密封件的摩擦損失等。

1 齒輪的功率損失

減速器內(nèi)的齒輪熱功率損失為所有齒輪件的嚙合損失、風(fēng)阻損失和攪油損失之和。

2 嚙合損失

齒輪嚙合的損失分別包括了滾動(dòng)摩擦損失和滑動(dòng)摩擦損失兩部分。在其中，滑動(dòng)摩擦損失的大小取決瞬態(tài)滑移速度、摩擦力與瞬態(tài)摩擦系數(shù)。而滾動(dòng)摩擦損失取決瞬態(tài)的滾動(dòng)速度與瞬態(tài)的潤滑油膜厚度。

Coy & Townsend方法[3]：該方法需要先計(jì)算出齒輪嚙合的滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦的損失，然后兩者相加得出總嚙合的效率損失。

滑動(dòng)摩擦損失計(jì)算公式為

ps=2×10-3fs（1）

滾動(dòng)摩擦損失計(jì)算公式為

pr=9×104×rbmc（2）

齒輪嚙合的效率總損失為

pGn=ps+pr（3）

3 風(fēng)阻損失

風(fēng)阻損失是齒輪在齒輪箱的油氣空間中旋轉(zhuǎn)時(shí)和油氣發(fā)生摩擦從而產(chǎn)生的功率損失，影響風(fēng)阻損失大小的主要因素包括了齒輪的轉(zhuǎn)速、齒輪的大小以及油氣的黏度、密度等。下面介紹兩種風(fēng)阻損失的計(jì)算方法。

Anderson法[4]：這種齒輪風(fēng)阻損失計(jì)算方法是根據(jù)透平轉(zhuǎn)子風(fēng)阻損失研究結(jié)果提出的，但是在風(fēng)阻損失方程中沒有考慮到齒輪模數(shù)和螺旋角的影響。

風(fēng)阻損失pGf的計(jì)算公式為

4 攪油損失

齒輪攪油損失PGj指浸在潤滑油中的齒面和齒輪端面因攪動(dòng)潤滑油而產(chǎn)生的能量損失，油的黏度，齒輪轉(zhuǎn)速，工作時(shí)溫度，齒輪的模數(shù)，螺旋角以及齒輪的浸油深度等是影響攪油損失的因素。

5 總結(jié)

減速器內(nèi)的齒輪熱功率損失由所有齒輪件的嚙合損失、風(fēng)阻損失和攪油損失之和組成，用公式可表示為

PG=PGn+PGf+PGj（5）

通過以上介紹，能夠計(jì)算出減速器在工作中齒輪部分的功率損失，但整個(gè)減速器的功率損失還與軸承、密封件等零件有關(guān)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 阮忠唐，趙玉良，王培楩，等.漸開線圓柱齒輪減速器的熱功率計(jì)算[J].重型機(jī)械，1989（6）：37-44+55.

[2] 馬璇，李建華，陳國定.減速器齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)熱分析及試驗(yàn)研究[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（1）：32-35.

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