楊乾坤

摘 要：輪蝸桿傳動(dòng)裝置由于結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛應(yīng)用。但由于它的傳動(dòng)效率偏低，容易發(fā)熱，易發(fā)生膠合等失效問題。一旦潤(rùn)滑不佳，蝸輪蝸桿副發(fā)生磨損，會(huì)造成較軟的蝸輪齒面材料的快速剝落，同時(shí)引起功率損失增加，振動(dòng)、噪聲增大。因此，使用性能優(yōu)良的潤(rùn)滑油就成為解決問題的關(guān)鍵，它能提高蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率，并抑制磨損速度。

關(guān)鍵詞：蝸輪蝸桿傳動(dòng);潤(rùn)滑

現(xiàn)代社會(huì)，潤(rùn)滑劑應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，幾乎所有運(yùn)動(dòng)的設(shè)備都需要潤(rùn)滑。國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)算，世界能源的 30%～50%消耗于摩擦磨損，60%以上的機(jī)械材料損耗于磨損，而且 50%以上的機(jī)械裝備惡性事故都起因于潤(rùn)滑失效造成的過度磨損。研究和實(shí)踐證明，采用先進(jìn)潤(rùn)滑技術(shù)，可減少摩擦磨損，降低機(jī)械裝備惡性事故的發(fā)生概率，實(shí)現(xiàn)直接節(jié)能，為產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)創(chuàng)造價(jià)值并提高經(jīng)濟(jì)效益。擦學(xué)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)具有增效、節(jié)能、節(jié)材，使資源充分利用，優(yōu)化環(huán)境和保障安全的作用，并能產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1蝸輪蝸桿傳動(dòng)的發(fā)展及其機(jī)械特性

蝸輪蝸桿傳動(dòng)是主要的傳動(dòng)方式之一，用以傳遞空間交錯(cuò)的兩軸之間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。從二十世紀(jì) 20 年代起，蝸輪蝸桿傳動(dòng)技術(shù)及其嚙合理論得到了迅速地發(fā)展，對(duì)已有的蝸輪蝸桿副進(jìn)行了改進(jìn)，提高了承載能力、使用壽命和傳動(dòng)效率，同時(shí)發(fā)明了很多新型蝸輪蝸桿傳動(dòng)。如二次包絡(luò)尼曼圓柱蝸桿副、偏置蝸桿副、圓弧圓柱蝸桿及其各種變化形式，為蝸桿傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展開辟了道路。五十年代初西德 Flender 公司把尼曼教授“凹面齒圓柱蝸桿副”的研究成果以“CAVEX”商標(biāo)投放市場(chǎng)，六十年代日本三菱公司購(gòu)進(jìn)西德“CAVEX”型蝸輪蝸桿專利，從此兩國(guó)對(duì)“CAVEX”型蝸輪蝸桿不斷改進(jìn)，水平不斷提高，在國(guó)際市場(chǎng)上有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)近年來在我國(guó)發(fā)展十分迅速，其中尤以平面一次包絡(luò)和二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)最為突出。1971 年我國(guó)冶金部門創(chuàng)制成功的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，具有承載能力大、傳動(dòng)效率較高和蝸桿可以磨削等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)已大量應(yīng)用于冶金設(shè)備，并在造船、采礦、機(jī)械、建筑、天文等各個(gè)行業(yè)中使用，受到普遍歡迎。表明我國(guó)的蝸桿制造水平已達(dá)到了一個(gè)新的階段。

蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有以下的特征：①它是一種特殊的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，交錯(cuò)角為Σ=90°，傳動(dòng)比大，且準(zhǔn)確。②它具有螺旋傳動(dòng)的某些特點(diǎn)，蝸桿相當(dāng)于螺桿，蝸輪相當(dāng)于螺母，蝸輪部分地包容蝸桿。蝸桿材料、蝸輪材料不僅要求具有足夠的強(qiáng)度，更重要的是要具有良好的跑合性能、耐磨性能和抗膠合性能。蝸輪蝸桿傳動(dòng)常采用青銅或鑄鐵作蝸輪的齒圈，與淬硬并磨制的鋼制蝸桿相匹配。③傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲。因蝸桿與蝸輪齒的嚙合是連續(xù)的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)較多。 ④當(dāng)蝸桿的螺旋升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自鎖。⑤傳動(dòng)效率比較低。⑥因嚙合處有較大的滑動(dòng)速度，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦磨損，引起發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，所以蝸輪一般常用青銅等貴重金屬制造。

2蝸輪蝸桿傳動(dòng)對(duì)潤(rùn)滑的要求

蝸桿傳動(dòng)由于齒面間的滑動(dòng)較大且齒的接觸時(shí)間比齒輪傳動(dòng)相對(duì)較長(zhǎng)，摩擦磨損情況突出。因此，不宜采用一般齒輪油來潤(rùn)滑。一般要求油的粘度較大，并有較高的粘度指數(shù)，油性要好，且含有某些特殊添加劑?？偟囊笥幸韵聨c(diǎn)：①潤(rùn)滑油要有良好的減摩特性，摩擦系數(shù)要小。②在較高溫度時(shí)要有好的抗氧化老化性能，油的安定性要好。③添加劑要適合鋼-銅摩擦副的特殊要求。④油在低溫時(shí)要有良好的流動(dòng)性，亦即傾點(diǎn)要低。這一點(diǎn)對(duì)于蝸輪蝸桿傳動(dòng)常用高粘度的潤(rùn)滑油來說尤其重要，因?yàn)楫?dāng)環(huán)境溫度低于零度以下時(shí)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)起動(dòng)過程中由于油的凝固，將造成嚙合區(qū)缺油現(xiàn)象，產(chǎn)生嚴(yán)重事故。⑤既要有好的抗極壓性能和減摩、抗磨性能，還要對(duì)銅不起腐蝕作用。適用于鋼對(duì)鋼齒輪副的極壓潤(rùn)滑油對(duì)鋼制齒面的點(diǎn)蝕和瞬時(shí)高溫膠合有抑制作用，但對(duì)蝸輪蝸桿副未必有針對(duì)性。因?yàn)殇撆c銅的接觸和膠合機(jī)理與之不盡相同，且常用的硫、磷、氯型添加劑對(duì)青銅具有很強(qiáng)的腐蝕性，易促使蝸輪齒面產(chǎn)生腐蝕、微孔和白斑、綠斑，反而使磨損增加。因此，蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油在配制時(shí)對(duì)基礎(chǔ)油和添加劑的復(fù)合、選配就較復(fù)雜些。國(guó)外的蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油從一般的含有脂肪油、合成脂肪油來滿足高滑動(dòng)率傳動(dòng)的特點(diǎn)之外，還增加了綜合磨損指數(shù)這一項(xiàng)要求和一些特殊添加劑的要求。國(guó)外規(guī)格中還明確規(guī)定了硫等元素的含量，以避免對(duì)銅蝸輪的腐蝕。

3 蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)外主要用下列品種的潤(rùn)滑油供蝸輪蝸桿傳動(dòng)潤(rùn)滑：

①?gòu)?fù)合油：它是以礦物油為基礎(chǔ)油，加入 3%～10%的動(dòng)物脂肪油或合成脂肪油復(fù)合而成。它的特點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，有利于防止發(fā)熱過高，適用于蝸輪蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑;②極壓型蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油：它是以礦物油為基礎(chǔ)油，加入極壓抗磨劑、油性劑等添加劑調(diào)配而成。主要適用于承受重負(fù)荷、傳動(dòng)中有振動(dòng)和沖擊負(fù)荷的蝸輪蝸桿副的潤(rùn)滑;③合成型蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油：這類油由聚乙二醇有機(jī)化合物合成，具有較低的摩擦系數(shù)，可降低蝸桿、蝸輪的摩擦磨損，提高效率，抗老化能力強(qiáng)，可承受較高的工作溫度， 溫度范圍寬（-30℃～+100℃），傾點(diǎn)低，便于低溫下啟動(dòng)。此外，合成油的使用壽命較長(zhǎng)，可延長(zhǎng)換油期;④極壓工業(yè)齒輪油（礦物油系）;其中聚乙二醇潤(rùn)滑油是國(guó)外蝸輪蝸桿生產(chǎn)商主要推薦產(chǎn)品，而國(guó)外企業(yè)在設(shè)備維護(hù)過程中也大量的使用此類潤(rùn)滑油。我國(guó)對(duì)蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油的研究始于 1977 年，那時(shí)的改進(jìn)措施還只是提高油的粘度，后來又進(jìn)行了在基礎(chǔ)油中加入動(dòng)物脂肪、合成脂肪的研究，先后研制出了具有團(tuán)際水平的蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油系列產(chǎn)品。我國(guó)目前將蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油分為普通型（L2CKE）和極壓型（L2CKE/ P） 兩大類。相當(dāng)于國(guó)外的復(fù)合油和極壓型蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油。合成型蝸輪蝸桿潤(rùn)滑油即聚乙二醇潤(rùn)滑油在國(guó)內(nèi)蝸輪蝸桿傳動(dòng)潤(rùn)滑中使用還很少。而國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)在設(shè)備維護(hù)方面，由于礦物油價(jià)格低廉，從而主要使用它作為蝸輪蝸桿的潤(rùn)滑油?？傮w而言，目前，主要的蝸輪蝸桿傳動(dòng)使用的潤(rùn)滑油可歸為三種，即礦物油、合成烴和聚乙二醇。

眾所周知，潤(rùn)滑與機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)息息相關(guān)，是保證和改進(jìn)機(jī)械設(shè)備高效、正常、長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的基本手段，是機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的命脈。失去了潤(rùn)滑就沒有機(jī)械設(shè)備的存在。因此，各國(guó)都十分重視先進(jìn)合理潤(rùn)滑技術(shù)的開發(fā)和利用。

參考文獻(xiàn)：

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