齿轮的润滑
齿轮的润滑, 主要有二个目的:
1.
促进齿面间的滑动。
也就是说, 减低齿面间的动摩擦系数。
2.
抑制齿面间由摩擦所引起的温度上升。
即冷却齿面。
要想满足上述两个条件, 需要适当地选择润滑方法及润滑油, 以避免润滑不良而引起的故障。
13.1 齿轮的润滑法
齿轮的润滑大致可以分为以下三类:
（1） 润滑脂润滑法
（2） 飞溅润滑法( 油浴润滑)
（3） 强制润滑法( 循环喷油润滑)
润滑方法需要根据齿轮的使用条件进行适当的选择。 选择的基准主要依据齿轮的圆周速度（m/s）及转数 （rpm）。
通常, 根据圆周速度对润滑法进行分类的话, 应为低 速时使用润滑脂润滑、中速时使用油浴润滑、高速时 使用强制润滑。但是, 这只是一般的原则。有时, 在相 当高的周转速度下, 由于保养等理由仍然采用润滑脂 润滑。
表13.1 中, 列出了三种润滑法所适用的圆周速度范围。 低速轻载荷的齿轮, 可以使用润滑脂。但是, 需要定 期地补充润滑脂, 特别是在开放型结构中使用时。
润滑油经长时间使用会发生劣化、油量减少等。定期 的检查、交换及补充非常必要。断油及使用不合适的 润滑油是造成齿面的烧结、胶合等齿面损伤的原因。 对于在高速、重载下使用的齿轮及容易产生磨损的蜗 杆蜗轮、交错轴斜齿轮, 需要十分注意选择润滑油的 种类、量及润滑方法。特别是润滑油的选择非常重要。
表13.1 －(1) 正齿轮及锥齿轮的圆周速度范围（m/s）
表13.1 －(2) 蜗杆副的滑动速度范围
下面, 就此三种润滑法做以简单的说明。
（1）润滑脂润滑法
润滑脂润滑法主要使用在比较低速的开式及闭式齿 轮箱传动中。
关于润滑脂润滑法, 有各种需要注意的问题。这里, 主要介绍下列三点。
- 选择合适稠度的润滑脂
特别是密封齿轮箱中, 要保持润滑脂在润滑部位连续流动, 需要选择高流动性润滑脂。
- 不适合使用在高负荷, 连续运转的场合
因为润滑脂的冷却效果远远不如润滑油, 所以,在高负荷, 连续工作的条件下, 会出现温度上升的问题。
- 润滑脂的适量使用
润滑脂过少, 达不到润滑目的, 相反的, 在密封齿轮箱中, 润滑脂过多会造成搅拌损失过大。
（2）飞溅润滑法(油浴式)
飞溅润滑法是以齿轮箱做为油箱, 将齿轮浸入到润滑油中至一定深度, 依靠齿轮旋转时溅起的油润滑齿轮及轴承部位。低速传动箱中使用油浴润滑时, 圆周速度应在3m/s 以上。
使用飞溅润滑法( 油浴式) 时, 有许多需要注意的问题。这里就油面的规定及齿轮箱的最高油温做以说明。
(1) 油面的高度
使用润滑油的量越多, 搅拌损失也随之增大, 相反, 油量过小则达不到所期待的润滑及冷却效果。表7.2 中, 列出了油面高度推荐值。
油面高度在齿轮开始转动后比静止时要下降, 高度差过大时, 需要采取对策加以改善。比如, 增高静止时的油量或安装油盘等。
(2) 齿轮箱的极限温度
齿轮箱内的温度, 随齿轮及轴承的摩擦损失及润滑油的搅拌损失等上升。温度上升会造成各种不良的影响。例如:
● 润滑油的粘度下降
● 润滑油劣化
● 齿轮箱、齿轮、轴等产生变形
● 齿隙减少
最近, 随生产技术的进步, 高性能的润滑油不断增加。
做为大体上的基准80℃ - 90℃左右为极限温度。
超过这个极限温度使用时, 需要采取手段增强齿轮箱的放热性, 以达到冷却齿轮箱的目的。例如, 在齿轮箱内安装散热片, 或在轴上安装风扇送风。
表13.2 适当的油面高度
其中h ＝齿高, b ＝齿宽, d2 ＝蜗轮的节径, d1 ＝蜗杆的节径
(3) 强制润滑法
强制润滑法是利用油泵直接对啮合部上油润滑。根据上油的方式, 分为滴下式, 喷射式和喷雾式三种。
下面就三种方式做以简单的说明。
- 滴下式
利用导管将润滑油直接注入到啮合部。
- 喷射式
利用喷油嘴将润滑油直接喷射到啮合部。
- 喷雾式
利用压缩空气将润滑油转变成雾状, 喷入轮齿的啮合部位。这种润滑方法特别常用在高速传动时。
强制润滑法因为需要油槽、油泵、过滤器、配管等一系列的配套装置, 所以主要使用在特殊的高速, 大型齿轮装置中。
利用强制润滑法, 可以把经过过滤、冷却、粘度适宜的润滑油适量地送到啮合部, 是最良的齿轮润滑方式。
13.2 齿轮的润滑油
要想使齿轮维持高效率的动力传动, 必须在啮合齿面上形成安定的油膜以防止金属接触。达到此目的,对所使用的润滑油的性能要求及其特性, 列表于13.3。
表13.3 对润滑油性能的要求
| 序号 | 特性 | 内容说明 |
| 1 | 适当的 粘度 | 润滑油需要在齿轮的一定转速及温度下保持其适当的粘度, 在齿轮表面形成油膜以达到润滑目的。 |
| 2 | 极压性 （抗溶结性） | 对重载荷齿面, 润滑油需要具有防止滑动时产生磨损融结, 擦痕等损伤的作用。 |
| 3 | 热氧化 安定性 | 因为高温及潮湿等原因, 润滑油长期使用容易产生氧化。所以润滑油需要具有良好的抗氧化性能。 |
| 4 | 抗乳化性 | 由于开机, 停机等的温度变化所产生的水蒸气会使润滑油中混入水, 所以, 润滑油需要具有分离沉淀水分的性能。 |
| 5 | 抗泡性 | 齿轮的旋转使被搅拌的润滑油产生气泡, 对油膜的形成产生不利影响。所以, 润滑油需要具有良好的削泡性能。 |
| 6 | 防锈 防腐性 | 润滑油中混入铁锈会造成齿面磨损及加快润滑油的氧化。所以, 润滑油需要具有防锈, 防腐性能。 |
（1）润滑油的粘度
选择润滑油时, 最重要的指标是适宜的粘度。关于润滑油的粘度, 在JIS K2001 工业用润滑油粘度分类的标准中做有规定, 表13.4 中列出了工业用润滑油ISO粘度等级。
表13.4 工业用润滑油ISO 粘度等级(JIS K 2001)
| ISO 粘度等级 | 运动粘度中心值 10－6m2/s（cSt） （40℃） | 运动粘度范围 10－6m2/s（cSt） （40℃） |
| ISO VG 2 | 2.2 | 1.98以上 2.42以下 |
| ISO VG 3 | 3.2 | 2.88以上 3.52以下 |
| ISO VG 5 | 4.6 | 4.14以上 5.06以下 |
| ISO VG 7 | 6.8 | 6.12以上 7.48以下 |
| ISO VG 10 | 10 | 9.0以上 11.0以下 |
| ISO VG 15 | 15 | 13.5以上 16.5以下 |
| ISO VG 22 | 22 | 19.8以上 24.2以下 |
| ISO VG 32 | 32 | 28.8以上 35.2以下 |
| ISO VG 46 | 46 | 41.4以上 50.6以下 |
| ISO VG 68 | 68 | 61.2以上 74.8以下 |
| ISO VG 100 | 100 | 90.0以上 110以下 |
| ISO VG 150 | 150 | 135以上 165以下 |
| ISO VG 220 | 220 | 198以上 242以下 |
| ISO VG 320 | 320 | 288以上 352以下 |
| ISO VG 460 | 460 | 414以上 506以下 |
| ISO VG 680 | 680 | 612以上 748以下 |
| ISO VG 1000 | 1000 | 900以上 1100以下 |
| ISO VG 1500 | 1500 | 1350以上 1650以下 |
| ISO VG 2200 | 2200 | 1980以上 2420以下 |
| ISO VG 3200 | 3200 | 2880以上 3520以下 |
（2）选择润滑油
根据用途, 润滑油有各种不同的分类。工业用分为2种、汽车用分为3 种。此外, 根据粘度等级有更细致的分类。（表13.5的内容摘自JIS K 2219－1993润滑油标准）
表13.5 润滑油的种类及用途
| 种类 | 用途 | ||
| 工 业 用 | 1类 | ISO VG 32 | 主要使用在一般机械用负载较轻的闭式齿轮机构。 |
| ISO VG 46 | |||
| ISO VG 68 | |||
| ISO VG 100 | |||
| ISO VG 150 | |||
| ISO VG 220 | |||
| ISO VG 320 | |||
| ISO VG 460 | |||
| 2类 | ISO VG 68 | 主要使用在一般机械·压延机械的中·重载的闭式齿轮机构。 | |
| ISO VG 100 | |||
| ISO VG 150 | |||
| ISO VG 220 | |||
| ISO VG 320 | |||
| ISO VG 460 | |||
| ISO VG 680 | |||
选择齿轮装置中使用的粘度适宜的润滑油时, 请参考JIS、JGMA、AGMA 等的标准及润滑油生产厂家的资料及网上的情报。
表13.6 为润滑油生产厂家推荐的闭式齿轮润滑油适宜粘度。
表13.6 闭式齿轮油的适合粘度推荐值
| 小齿轮 转数 （rpm） | 马力 （PS） | 减速比10 以下 | 减速比超过10 | ||
| cSt (40℃) | ISO 粘度等级 | cSt (40℃) | ISO 粘度等级 |
||
| 300 以下 | 30 以下 | 5 - 234 | 150, 220 | 180 - 279 | 220 |
| 30 - 100 | 180 - 279 | 220 | 216 - 360 | 220,320 | |
| 100 以上 | 279 - 378 | 320 | 360 - 522 | 460 | |
| 300 | 1,000 | 20 以下 | 81 - 153 | 100,150 | 117 - 198 | 150 |
| 20 - 75 | 117 - 198 | 150 | 180 - 279 | 220 | |
| 75 以上 | 180 - 279 | 220 | 279 - 378 | 320 | |
| 1,000 | 2,000 | 10 以下 | 54 - 117 | 68,100 | 59 - 153 | 68,100,150 |
| 10 - 50 | 59 - 153 | 68,100,150 | 135 - 198 | 150 | |
| 50 以上 | 135 - 198 | 150 | 189 - 342 | 220,320 | |
| 2,000 | 5,000 | 5 以下 | 27 - 36 | 32 | 41 - 63 | 46 |
| 5 - 20 | 41 - 63 | 46 | 59 - 144 | 68,100 | |
| 20 以上 | 59 - 144 | 68,100 | 95 - 153 | 100,150 | |
| 5000 以上 | 1 以下 | 9 - 31 | 10,15,22 | 18 - 32 | 22,32 |
| 1 - 10 | 18 - 32 | 22,32 | 29 - 63 | 32,46 | |
| 10 以上 | 29 - 63 | 32,46 | 41 - 63 | 46 | |
注1．
齿轮的种类为正齿轮、斜齿齿轮、锥齿轮及弧齿锥齿轮, 工作温度（油温）为10 - 50℃的场合。
注2．
润滑方式为循环或飞溅润滑。
根据润滑油的用途（正齿轮、蜗轮用等）以及使用条件（装置的大小、环境温度等）选择适合的粘度后, 从润滑油生产厂家的资料中决定润滑油牌号。表13.7 是有代表性的润滑油生产厂家的工业用齿轮油牌号一例, 仅供参考。
表13.7 工业用齿轮油一例
| JIS 齿轮油 | 出光 | COSMO | JAPAN ENERGY | SHOWA SHELL | 新日本石油 | 新日本石油MOBILE | ||
| 工 业 用 | 1 类 | ISO VG 32 | Daphne Super Multi Oil 32 | New Mighty Super 32 COSMO All Purpose 32 | JOMO Lathus 32 | Shell Tellus Oil C 32 | Super Mulpus DX32 | Mobil DTE Oil Light |
| ISO VG 68 | Daphne Super Multi Oil 68 | New Mighty Super 68 COSMO All Purpose68 | JOMO Lathus 68 | Shell Tellus Oil C 68 | Super Mulpus DX68 | Mobil DTE Oil Heavy Medium |
||
| ISO VG 100 | Daphne Super Multi Oil 100 | New Mighty Super 100 COSMO All Purpose100 | JOMO Lathus 100 | Shell Tellus Oil C 100 | Super Mulpus DX100 | Mobil DTE Oil Heavy |
||
| ISO VG 150 | Daphne Super Multi Oil 150 | New Mighty Super 150 | JOMO Lathus 150 | Shell Tellus Oil C 150 | Super Mulpus DX150 | Mobil Vacuoline 528 |
||
| 2 类 | ISO VG100 | Daphne Super Multi Oil 100 | COSMO Gear SE100 COSMO ECO Gear EPS100 | JOMO Reductus 100 | Shell Omala Oil 100 | BONNOC M100 BONNOC AX100 | Mobil gear 600 XP 100 |
|
| ISO VG150 | Daphne Super Multi Oil 150 | COSMO Gear SE150 COSMO ECO Gear EPS150 | JOMO Reductus 150 | Shell Omala Oil 150 | BONNOC M150 BONNOC AX150 | Mobil gear 600 XP 150 |
||
| ISO VG220 | Daphne Super Multi Oil 220 | COSMO Gear SE220 COSMO ECO Gear EPS220 | JOMO Reductus 220 | Shell Omala Oil 220 | BONNOC M220 BONNOC AX220 | Mobil gear 600 XP 220 |
||
| ISO VG320 | Daphne Super Gear Oil 320 | COSMO Gear SE320 COSMO ECO Gear EPS320 | JOMO Reductus 320 | Shell Omala Oil 320 | BONNOC M320 BONNOC AX320 | Mobil gear 600 XP 320 |
||
| ISO VG460 | Daphne Super Gear Oil 460 | COSMO Gear SE460 COSMOECO Gear EPS460 | JOMO Reductus 460 | Shell Omala Oil 460 | BONNOC M460 BONNOC AX460 | Mobil gear 600 XP 460 |
||
| ISO VG680 | Daphne Super Gear Oil 680 | COSMO Gear SE680 | JOMO Reductus 680 | Shell Omala Oil 680 | BONNOC M680 BONNOC AX680 | Mobil gear 600 XP 680 |
||
（3）选择蜗杆蜗轮油
根据润滑油的用途（正齿轮、蜗轮用等）以及使用条件（装置的大小、环境温度等）选择适宜粘度后,从润滑油生产厂家的资料中决定润滑油牌号。
表13.8 是根据JGMA405-01(1978) 圆柱蜗杆蜗轮的强度计算所推荐的蜗杆蜗轮油粘度参考值。
表13.9 是有代表性的润滑油生产厂家的蜗杆蜗轮油牌号一例。
****
表13.8 蜗杆蜗轮油适宜粘度参考值 单位：cSt (37.8℃）
| 运转油温 | 滑动速度 m/s | |||
| 运转最高油温 | 起动时油温 | 2.5 以下 | 2.5 以上 5 以下 | 5 以上 |
| 0℃以上 10℃以下 | － 10℃以上 0℃以下 | 110 - 130 | 110 - 130 | 110 - 130 |
| 0℃以上 | 110 - 150 | 110 - 150 | 110 - 150 | |
| 10℃以上 30℃以下 | 0℃以上 | 200 - 245 | 150 - 200 | 150 - 200 |
| 30℃以上 55℃以下 | 0℃以上 | 350 - 510 | 245 - 350 | 200 - 245 |
| 55℃以上 80℃以下 | 0℃以上 | 510 - 780 | 350 - 510 | 245 - 350 |
| 80℃以上 100℃以下 | 0℃以上 | 900 - 1100 | 510 - 780 | 350 - 510 |
表13.9 蜗杆蜗轮油一例
| 粘度 | 出光 | COSMO | JAPAN ENERGY | SHOWA SHELL | 新日本石油 | MOBILE |
| ISO VG150 | Daphne Super Multi Oil 150 | — | JOMO Reductus 150 | Shell Omala Oil 150 | BONNOC M150 | Mobil gear 629 |
| ISO VG220 | Daphne Super Multi Oil 220 | COSMO Gear W220 | JOMO Reductus 220 | Shell Omala Oil 220 | BONNOC M220 | Mobil gear 630 |
| ISO VG320 | Daphne Super Gear Oil 320 | COSMO Gear W220 | JOMO Reductus 320 | Shell Omala Oil 320 | BONNOC M320 | Mobil gear 632 |
| ISO VG460 | Daphne Super Gear Oil 460 | COSMO Gear W220 | JOMO Reductus 460 | Shell Omala Oil 460 | BONNOC M460 | Mobil gear 634 |
| ISO VG680 | Daphne Super Gear Oil 680 | — | JOMO Reductus 680 | Shell Omala Oil 680 | BONNOC M680 | Mobil gear 636 |
（4）润滑脂的选用
下面介绍根据齿轮种类及使用条件（速度和载荷）选用齿轮用润滑脂的方法。
(1)下述使用条件为采用润滑脂润滑的适用范围。
⇒
速度条件
滚动摩擦：最大约 7m/s
滑动摩擦：最大约 5m/s
⇒
温度条件
使用环境：0 - 80℃左右
(2)根据下面的＜润滑脂选用流程＞，选择齿轮适用的表格。
＜润滑脂选用流程＞
(3)从选择的表A 或表B 中根据载荷、材质选择润滑脂。
表A 适用于滚动摩擦的推荐润滑脂
材质 / 载荷
低载荷
中载荷
高载荷
100kgf以下
100 - 1,000kgf
1,000kgf以上
钢
锂基润滑脂
LM-0616
EP 润滑脂
LM-0633
防锈润滑脂
LM-190
ADMAC Gear
LM-45
Super spray grease
GJS-1001
Paste spray
GJS-0801
铜合金
U 润滑脂
LM-160
ADMAC Gear
LM-45
Paste spray
GJS-0801
塑料
白色润滑脂
LM-3302F
表B 适用于滑动摩擦的推荐润滑脂
材质 / 载荷
低载荷
中载荷
高载荷
100kgf以下
100 - 1,000kgf
1,000kgf以上
钢
U 润滑脂
LM-160
ADMAC Gear
LM-45
Super spray grease
GJS-1001
Paste spray
GJS-0801
铜合金
U 润滑脂
LM-160
ADMAC Gear
LM-45
Paste spray
GJS-0801
塑料
白色润滑脂
LM-3302F
表13.11 润滑脂一览表
| 品名 | 型号 | 稠度 | 固体润滑剂种类 | 容器 | 颜色 | 特点 | |
 | Super spray grease | GJS-1001 | 按钮式 喷雾器 | 有机钼 | 300ml 喷雾罐 | 淡黄色 | 锂基润滑脂中添加有机钼制成的不黑的喷雾型润滑脂。 |
 | Paste spray | GJS-0801 | 按钮式 喷雾器 | 二硫化钼 | 300ml 喷雾罐 | 灰黑色 | 添加高浓度二硫化钼，初始磨合性与耐烧结性优异。 |
 | Dry coat spray | GJS-0901 | 按钮式 喷雾器 | 二硫化钼 | 300ml 喷雾罐 | 灰黑色 | 可通过喷雾简单形成干燥覆膜，最适合需要避开油类的场所。 |
 | 锂基润滑脂 | LM-0616 | №2 | — | 16kg 桶装 | 淡褐色 | 缺点最少的万能型润滑脂，最适合用于低载荷齿轮。 |
 | EP 润滑脂 | LM-0633 | №2 | — | 16kg 桶装 | 淡黄色 | 锂基润滑脂中添加极压添加剂（EP 剂）制成，耐负载性优异。 |
 | ADMAC Gear | LM-45 | №2 | 二硫化钼 | 16kg 桶装 | 灰黑色 | 具有粘稠性、附着性的脲基润滑脂，耐水性、耐热性、耐磨损性优异。 |
 | U 润滑脂 | LM-160 | №2 | 二硫化钼 | 16kg 桶装 | 灰黑色 | 通用型脲基润滑脂，耐热性、耐水性、防锈性优异。 |
 | 防锈润滑脂 | LM-190 | №2 | — | 16kg 桶装 | 淡褐色 | 采用特殊复合肥皂作为增稠剂的润滑脂，不仅防锈性强，还具有优异的耐负载性、耐水性、机械稳定性。 |
 | 白色润滑脂 | LM-3302F | №2 | 氟化合物 （PTFE） | 16kg 桶装 | 白色 | 合成油基的工程塑料用润滑脂，添加了摩擦系数极低的PTFE。 |