工業(yè)齒輪箱功率損失分析

1、工業(yè)齒輪箱功率損失分析摘要：齒輪的傳動(dòng)效率直接關(guān)系到傳動(dòng)系統(tǒng)的功率損耗，進(jìn)而影響到企業(yè)經(jīng)濟(jì) 效益和社會(huì)環(huán)境效益，正日益得到設(shè)計(jì)制造和應(yīng)用單位的重視。尤其在當(dāng)前環(huán)保 壓力的形勢(shì)下，如何進(jìn)一步降低功耗、提高傳遞效率更具現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：齒輪箱功率損失1工業(yè)齒輪箱功率損失計(jì)算影響因素1.1輸入功率、轉(zhuǎn)速對(duì)功率損失的影響齒輪副運(yùn)行過(guò)程中，齒輪嚙合誤差、時(shí)變剛度、齒面摩擦等會(huì)引起齒輪系統(tǒng) 的振動(dòng)，從而引起動(dòng)載荷，影響齒輪嚙合的功率損失。在不同輸入功率和轉(zhuǎn)速的 條件下，齒輪的振動(dòng)狀況不同，有必要研究輸入功率、轉(zhuǎn)速對(duì)齒輪嚙合功率損失 的影響。下面分析不同輸入轉(zhuǎn)速、不同功率百分比條件下齒輪箱的功率損失.1.1

2、.1滑動(dòng)功率損失分析滑動(dòng)損失的主要影響因素，在其他輸入條件不變的情況下，滑動(dòng)功率損 失主要由摩擦因數(shù)和平均法向載荷決定。隨著輸入功率的增加，齒輪嚙合的摩擦因數(shù)逐漸增加，加上平均法向載荷的 增加，齒輪摩擦加重，導(dǎo)致發(fā)熱量急劇上升，所以滑動(dòng)功率損失增加比較明顯。隨著輸入轉(zhuǎn)速的增加，摩擦因數(shù)逐漸降低，滑動(dòng)功率損失逐漸減小.隨著功率 的增加，齒輪嚙合的滾動(dòng)功率損失逐漸減小。1.1.2滾動(dòng)功率損失分析滾動(dòng)損失的主要影響因素，在其他輸入條件不變的情況下，滾動(dòng)功率損 失主要由油膜厚度決定。隨著輸入功率的增加，齒輪嚙合油膜厚度減小；而隨著轉(zhuǎn)速增加，油膜厚度 逐漸增加。這是因?yàn)樵诠β试黾樱渌麠l件不變的情況下，

3、平均法向載荷增加導(dǎo) 致齒面間油膜厚度減小，從而造成滾動(dòng)功率損失減??；而在轉(zhuǎn)速增加其他條件不 變的情況下，平均法向載荷減小導(dǎo)致齒面間油膜厚度增加，從而造成功率損失增 加。風(fēng)阻損失只與齒輪的節(jié)圓直徑、齒輪工作轉(zhuǎn)速以及潤(rùn)滑液的黏度有關(guān)，而與 輸入功率無(wú)關(guān)。隨著轉(zhuǎn)速增加，齒輪風(fēng)阻損失增加，且大齒輪的風(fēng)阻損失總量以及增加量均 大于小齒輪.齒輪總功率損失隨著輸入功率的增加以及輸入轉(zhuǎn)速的增加而增加。通過(guò)以上的分析可知，隨著輸入功率的增加，滑動(dòng)損失增加，而滾動(dòng)損失減 小，風(fēng)阻損失不變，總功率損失增加，表明滑動(dòng)損失的影響大于滾動(dòng)損失的影響; 而隨著轉(zhuǎn)速增加，滑動(dòng)損失減小，滾動(dòng)損失增加，風(fēng)阻損失增加，總功率損失增

4、 加，表明滾動(dòng)損失與風(fēng)阻損失的影響大于滑動(dòng)損失影響。1.2螺旋角對(duì)功率損失的影響齒輪螺旋角對(duì)齒輪曲率半徑、平均法向載荷、以及摩擦因數(shù)均有影響，從而 影響齒輪熱功率損失。隨著螺旋角增加，齒輪間的油膜厚度逐漸增加，而摩擦因數(shù)逐漸降低。隨著 螺旋角增加，齒輪嚙合的滾動(dòng)功率損失逐漸增加，而滑動(dòng)功率損失逐漸降低；隨 著螺旋角增加，大、小齒輪的風(fēng)阻損失以及齒輪嚙合總功率損失均增加。1.3壓力角對(duì)功率損失的影響壓力角對(duì)齒輪的嚙合線長(zhǎng)度、平均滾動(dòng)速度、平均法向載荷等產(chǎn)生影響，從 而影響齒輪熱功率損失。隨著壓力角增加，齒輪間的油膜厚度逐漸增加，而摩擦 因數(shù)迅速降低。隨著壓力角增加，齒輪嚙合的滾動(dòng)功率損失逐漸增加

5、，而滑動(dòng)功 率損失則迅速降低。壓力角的改變并未改變齒輪的節(jié)圓，因此，大、小齒輪的風(fēng) 阻不隨壓力角的變化而變化。而隨著壓力角的增加，由于滑動(dòng)功率損失的急劇降 低，齒輪嚙合總功率損失亦降低。1.4不同齒寬對(duì)功率損失的影響齒寬直接影響齒輪間的摩擦因數(shù)以及齒輪攪油的面積，因而對(duì)齒輪嚙合熱功 率損失產(chǎn)生影響。隨著齒寬增加，齒輪間的油膜厚度不變，而摩擦因數(shù)迅速降低。 雖然油膜厚度沒(méi)有發(fā)生變化，但是齒輪嚙合的滾動(dòng)功率損失依然逐漸增加，這是 因?yàn)橛湍そ佑|長(zhǎng)度隨齒寬的增加而增加，因此，滾動(dòng)功率損失還是增加，而滑動(dòng) 功率損失則隨齒寬逐漸降低。齒寬的增加直接增加了齒廓攪油的面積，因此，大、 小齒輪的攪油風(fēng)阻功率損失

6、隨著齒寬的增加而增加，且大齒輪風(fēng)阻損失增加較為 明顯。隨著齒寬的增加，齒輪嚙合總功率損失亦增加。1.5工作溫度及潤(rùn)滑油黏度對(duì)功率損失的影響齒輪箱工作溫度對(duì)齒輪嚙合側(cè)隙和潤(rùn)滑油的運(yùn)動(dòng)黏度有直接影響，從而影響 齒輪間的油膜厚度和摩擦因數(shù)。潤(rùn)滑油黏度對(duì)齒面嚙合間齒面形成動(dòng)力油膜影響 較大，黏度越高，越有利于動(dòng)力油膜的形成。隨著工作溫度升高，齒輪間的油膜 厚度逐漸降低；而隨著潤(rùn)滑油黏度的增加，齒輪間的油膜厚度逐漸增加?？梢?jiàn)潤(rùn) 滑油越黏稠，其在齒輪嚙合時(shí)形成的油膜厚度越厚。同時(shí)，隨著工作溫度的升高， 齒輪間的摩擦因數(shù)逐漸增加，而隨著潤(rùn)滑油黏度的增加，齒輪間的摩擦因數(shù)逐漸 降低。隨著工作溫度升高，齒輪嚙合

7、滾動(dòng)功率損失逐漸降低，而滑動(dòng)功率損失逐 漸增加；隨著潤(rùn)滑油黏度的增加，齒輪嚙合滾動(dòng)功率損失逐漸增加，而滑動(dòng)功率 損失逐漸降低。隨著工作溫度增加，小齒輪的風(fēng)阻功率損失逐漸降低；而隨著潤(rùn) 滑油黏度的增加，小齒輪的風(fēng)阻功率損失逐漸增加。大齒輪風(fēng)阻損失與小齒輪類(lèi) 似。隨著工作溫度增加，齒輪嚙合總功率損失逐漸降低且趨于緩和，而隨著潤(rùn)滑 油黏度的增加，齒輪嚙合功率損失急劇增加。2工業(yè)齒輪箱功率損失計(jì)算過(guò)程2.1獲取正確的技術(shù)參數(shù)計(jì)算工業(yè)齒輪箱功率損失之前，要結(jié)合實(shí)際狀況獲取 到可靠的技術(shù)參數(shù)，包括齒輪傳動(dòng)比、齒輪中心距、齒輪直徑等。-般來(lái)說(shuō)，這些 參數(shù)在出廠前會(huì)在說(shuō)明書(shū)上說(shuō)明，閱讀說(shuō)明書(shū)就可以找到這些參數(shù)

8、，在必要的情況 下也可以尋求廠家查詢(xún)-些真實(shí)的參數(shù)數(shù)據(jù)信息。如果不能通過(guò)這些途徑獲取正確 的數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法獲取。特別是齒輪箱經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后,往往會(huì) 有較大的損耗，一些基本參數(shù)指標(biāo)都已經(jīng)發(fā)生了較大的變化,與出廠值存在一定的 差異，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試的方法才能得到真實(shí)準(zhǔn)確的參數(shù)值。2.2參數(shù)對(duì)功率損失的影響選擇不同的參數(shù)能夠?qū)X輪箱功率損失造成影響， 特別是在齒輪轉(zhuǎn)速不同的情況下，同-項(xiàng)參數(shù)也能帶來(lái)不同的影響。因此嚅要做 好控制變量的研究，針對(duì)每項(xiàng)具體參數(shù)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)測(cè)量，最終得到比較可靠的 結(jié)論。分析不同參數(shù)造成影響的比重，依據(jù)得到的比重值，對(duì)齒輪箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)， 盡量將-些影響程度比

9、較大的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以此降低齒輪箱功率損失的程度，提 高能量的使用效率。根據(jù)采集到的各項(xiàng)參數(shù)信息,分析齒輪箱熱平衡，得到真實(shí)的 熱平衡溫度，有利于在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，對(duì)齒輪箱所能造成的溫度散熱情況進(jìn)行在 線預(yù)估，采取相應(yīng)的散熱措施，確保齒輪箱的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2.3確保齒輪箱處于高效的工作環(huán)境總體來(lái)說(shuō)，影響工業(yè)齒輪箱功率損失的原因很多，無(wú)法通過(guò)參數(shù)計(jì)算逐-優(yōu)化， 只能針對(duì)一些影響程度較大的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了確保齒輪箱在運(yùn)行過(guò)程中 達(dá)到較好的應(yīng)用效果，需要加強(qiáng)廠家和生產(chǎn)單位之間的溝通聯(lián)系，提供更加合理的 工作環(huán)境,確保齒輪箱運(yùn)行在高效的工作狀態(tài)?？梢砸M(jìn)自動(dòng)控制的外部冷卻裝置, 根據(jù)齒輪箱的工況自動(dòng)控制強(qiáng)制冷卻裝置的開(kāi)啟或關(guān)閉，確保齒輪箱高效運(yùn)行。3結(jié)論齒輪箱在穩(wěn)定的運(yùn)行工況下，其傳遞效率直接與潤(rùn)滑油黏度變化相關(guān)，隨著 油溫逐漸升高，潤(rùn)滑油黏度逐漸下降，齒輪箱的功率損失也逐漸降