[發明專利]一種改善大滑滾比下線接觸流體潤滑的方法

有效

• 申請號: 201210231076.6
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN102720832A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 張永斌;袁虹娣
• 申請（專利權）人: 張永斌
• 主分類號: F16H57/04
• 分類號: F16H57/04
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

技術領域

本發明涉及齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動領域，具體地說是一種改善大滑滾比下線接觸流體潤滑的方法。

背景技術

潤滑問題是高速、重載、大功率齒輪傳動，尤其是蝸桿蝸輪傳動中的關鍵技術難題和技術瓶頸，它制約著這些機械傳動品質的進一步提高，束縛了這些機械傳動的進一步發展。

齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動中的流體潤滑屬于大滑滾比下線接觸潤滑，這種潤滑的缺點是，難以形成潤滑油膜，使接觸區承載能力下降、摩擦系數增大、能耗增大、發熱嚴重和磨損加劇，這樣條件下的接觸區容易發生齒面磨損和齒面膠合失效。

目前，解決上述條件下，大滑滾比下線接觸潤滑問題的技術手段有：（1）提高齒面硬度；（2）精磨齒面，提高齒面光潔度；（3）增加潤滑油粘度；（4）加抗膠合添加劑；（5）采用短齒制齒輪傳動；（6）采用青銅等較貴金屬制造蝸輪齒圈。雖然這些技術手段能減輕齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動中的潤滑問題，如使形成的潤滑油膜更厚些、使接觸區摩擦系數降低些、使接觸區摩擦能耗下降和摩擦發熱減輕些、使齒面磨損減輕，進而緩解齒面膠合，但是，它們都沒有從根本上解決這些機械傳動中的潤滑問題，因此不能克服潤滑的技術瓶頸，不能大幅度提高這些機械傳動的潤滑品質。

大滑滾比下線接觸流體潤滑面臨的技術難題是：（1）潤滑油膜剪切率高、剪應力大；（2）接觸區摩擦系數較大；（3）接觸區摩擦能耗較大、摩擦溫升較高；（4）高溫下潤滑油粘度下降，接觸區承載能力顯著降低；（5）接觸區高溫使潤滑油的接觸表面界面剪切強度降低，導致潤滑油膜在接觸表面滑移，而使接觸區潤滑油膜承載能力大大下降；（6）接觸區潤滑油膜承載能力的大幅下降，使兩接觸表面更易發生直接接觸而使接觸區摩擦系數進一步增大、摩擦溫升進一步升高、潤滑油膜更薄、潤滑油膜界面滑移更嚴重，因此形成一個惡性循環，最終導致接觸區潤滑油膜失效、接觸區溫度急劇升高，導致接觸表面高溫下膠合失效和接觸表面嚴重磨損。

發明內容

為了解決上述問題，提供一種從根本上解決大滑滾比下線接觸流體的潤滑問題的方法，本發明運用低的界面剪切強度和界面滑移技術，開發了一種改善大滑滾比下線接觸流體潤滑的方法。

本發明的技術方案為：一種改善大滑滾比下線接觸流體潤滑的方法，將形成反形接觸的兩個固體分別設為接觸體一與接觸體二，包括以下步驟：

A）控制接觸體一的線速度????????????????????????????????????????????????大于接觸體二的線速度，且滑滾比值=，其中、分別是兩實際配對的反形接觸表面圓周線速度；，、分別為兩配對表面曲率半徑，兩接觸體綜合楊氏彈性模量為，其中，、分別為兩配對表面泊松比，、分別為兩配對表面楊氏彈性模量；

B）在接觸體一表面涂覆用于增強潤滑油-接觸體一的界面剪切強度的親油涂層，使潤滑油膜在親油涂層上不發生滑移，所述親油涂層外表面形成接觸面一；

?C）在接觸體二表面涂覆用于降低潤滑油-接觸體二的界面剪切強度的憎油涂層，使潤滑油膜在憎油涂層上都發生滑移，所述憎油涂層外表面形成接觸面二；

?D）在接觸面一與接觸面二間充滿潤滑油，控制施加在所述接觸體一和所述接觸體二的線接觸區的載荷w為中等載荷或重載荷，產生的最大赫茲接觸壓力不小于0.5GPa，從而形成改善后的線接觸流體潤滑。

其中，所述接觸體二表面涂的憎油涂層為強憎油涂層的氟碳涂層或帕杰氟硅涂層或聚四氟乙烯涂層。

所述接觸體一表面涂的親油涂層為二氧化鈦涂層或硅酸鋁涂層。

本發明的線接觸流體潤滑中，對線接觸區施加中等載荷或重載荷，使產生的最大赫茲接觸壓力不小于0.5GPa，涂有親油涂層的接觸面一與潤滑油形成粘著界面，具有高的界面剪切強度，防止潤滑油油膜在接觸面一上發生滑移；涂有憎油涂層的接觸面二與潤滑油形成滑移界面，具有低的界面剪切強度，使潤滑油油膜在接觸面二上發生滑移；使線接觸流體潤滑具有大的無量綱中心膜厚，因此，線接觸流體潤滑具有大的承載能力，同時，又具有小的摩擦系數，并且滑滾比越大，效果越顯著。

本發明的有益效果是：對于高速、重載、大滑滾比下齒輪傳動、蝸桿蝸輪傳動中的線接觸潤滑具有重要應用價值，能大幅降低這些機械傳動潤滑中的摩擦能耗、表面溫升，大幅改善這些機械傳動的潤滑狀態，顯著提高這些傳動零件的表面抗膠合能力、耐磨能力、工作性能，并延長其壽命。

下面，對本發明進行詳細的說明以及證明：