戚文正，顧曉宏，戚家偉

（1.鄭州機械研究所有限公司齒輪傳動公司，河南鄭州 450001；2.國網(wǎng)河南省電力公司客戶服務中心，河南鄭州 450052）

0 引言

從摩擦學的觀點來看，潤滑劑也是一種零件，相對于一般機械零件來說，它是柔性的。在設計齒輪傳動的時候，應該包括齒輪潤滑劑的設計，這是一種新的設計觀點，是齒輪傳動設計的創(chuàng)新。隨著齒輪裝置朝著大功率、高性能、小體積的方向發(fā)展，齒面負荷增大，散熱空間減小。為了延長齒輪裝置的使用壽命，達到設計性能，齒輪的潤滑就更加重要。潤滑劑不但能降低摩擦、減少磨損、提高傳動效率，還具有減振、降噪和散熱的作用，是齒輪裝置的“血液”。為此，各工業(yè)發(fā)達國家都十分重視研制開發(fā)齒輪油，研究其應用技術(shù)。

齒輪潤滑與一般機械零件的潤滑相比，具有很多特殊性，其特點是：

（1）漸開線齒輪的誘導曲率半徑較小，形成油楔的條件差。

（2）齒面的接觸應力較高，齒面的潤滑大多處于邊界潤滑和混合潤滑狀態(tài)。

（3）齒面間存在滾動和相對滑動，且滑動的方向和大小急劇變化。

（4）潤滑是斷續(xù)的，每次嚙合都要重新建立油膜，故形成油膜的條件較差。

（5）齒輪傳遞載荷大，摩擦熱大，油溫上升快，加速破壞油膜。

（6）齒輪的材料、熱處理、機加工、裝配及齒面形貌和性能等方面都會影響潤滑。

基于上述特點，這就要求齒輪潤滑油在齒輪傳動中起到抗磨、減摩、冷卻、防銹蝕、減沖振、降噪聲以及沖洗雜質(zhì)等作用。

1 國內(nèi)外工業(yè)齒輪傳動的潤滑技術(shù)發(fā)展概況

目前，國際上齒輪潤滑技術(shù)有以下三個特點和研究方向：

（1）潤滑劑是齒輪裝置的元件之一。齒輪潤滑不再只關(guān)注齒輪，齒輪箱中與潤滑相關(guān)的其它因素必須一同考慮。齒輪、潤滑油、密封和其他的附加設備如油泵和散熱器，這些影響潤滑油的選擇。大多數(shù)的閉式或半閉式齒輪箱只使用一種潤滑劑來潤滑齒輪、軸承、密封和泵，正確選用潤滑劑及潤滑方式是非常重要的。

（2）開發(fā)研制高品質(zhì)的工業(yè)齒輪潤滑油。

（3）制定標準，并根據(jù)技術(shù)發(fā)展不斷修訂、完善工業(yè)齒輪油選用方法，在工業(yè)生產(chǎn)中大力推廣使用。

國際上先進的工業(yè)齒輪潤滑標準由齒輪裝置制造者、潤滑油生產(chǎn)廠家和潤滑油用戶共同建立，以指導用戶正確選用工業(yè)齒輪油，基于理論研究成果和工業(yè)實踐經(jīng)驗，與最新的ISO 標準相匹配。工業(yè)齒輪油的應用技術(shù)研究主要體現(xiàn)在以下國家、公司制定的選油方法和規(guī)范中。

1.1 美國

美國齒輪制造者協(xié)會（AGMA）從1938 年開始研究、制訂工業(yè)齒輪潤滑標準。迄今為止，先后發(fā)布了AGMA 251.01（1946 年發(fā)布）、AGMA 251.02（1955 年發(fā)布）、AGMA 251.03（1972 年發(fā)布）、AGMA 251.04（1981 年發(fā)布）以及ANSI/AGMA 9005-D94（1994 年發(fā)布）多版標準，2008 年1 月又發(fā)布了ANSI/AGMA 9005—E02。

其中AGMA 9005—D94 替換了AGMA 250.04 和AGMA 250.02，再次包含閉式、開式工業(yè)齒輪內(nèi)容。重型開式齒輪潤滑方面反映出市場變化，其中融合現(xiàn)代科技的合成潤滑油。合成潤滑油被看作是一種獨立分類的潤滑油，它們具有特定屬性。極壓工業(yè)齒輪潤滑油（EP）的升級反應出技術(shù)優(yōu)勢，不再推薦作為蝸輪蝸桿油使用。齒輪節(jié)圓線速度取代中心距作為潤滑選擇參數(shù)。

ANSI/AGMA 9005—E02 標準基于現(xiàn)代工業(yè)的理論和實踐，嘗試與現(xiàn)代ISO 標準相匹配，為工業(yè)齒輪潤滑油終端用戶和設備制造者選定潤滑油，提供更有確定性的指導方針。該標準提供了潤滑油粘度等級和性能水平，提供了系列化的表格來匹配設備形式、運行條件以選擇合適的潤滑油。鼓勵終端用戶多與設備制造商、潤滑油供應商聯(lián)系來獲得最理想的潤滑系統(tǒng)。

1.2 德國

德國在研究美國潤滑標準的基礎上，根據(jù)本國的基礎研究和工業(yè)實踐，于1976 年6 月發(fā)布了DIN 51509Teil1《齒輪潤滑劑的選擇》標準。該標準同時考慮了負荷與速度對選擇齒輪油的影響，提出Stribeck 滾動壓力的概念，比較科學。但是該標準沒有給出齒面負荷與所選油品質(zhì)量等級之間的關(guān)系。

1.3 其他國家

英國、日本、法國、波蘭等都制訂有自己的齒輪潤滑標準，英國以David Brown 和BSI PAS4 為代表，日本是以鋼鐵企業(yè)標準為代表，法國以ATSF—FT 158 為代表，波蘭以PN80/C 96058為代表。各國的齒輪潤滑標準和規(guī)范雖有不同，但仍可歸類于AGMA 和DIN 的體系。

1.4 國際標準

ISO/TC28/SC4/WG6 齒輪潤滑標準把齒輪應力分為兩個等級來對應油品的質(zhì)量等級，但沒有油品黏度的選擇方法。各國各石油公司的產(chǎn)品類型不一樣，管理體制也有區(qū)別，因此ISO 標準有必要籠統(tǒng)一些。即使是比較具體的AGMA 和DIN 標準，也都明確指出要首先按照齒輪制造者的意見選油。

ISO/WD 13593《閉式齒輪傳動的工業(yè)應用》（1997 版本）對齒輪潤滑劑及齒輪合理潤滑技術(shù)作了較為詳細、科學的規(guī)定。

1.5 中國

我國的工業(yè)齒輪潤滑技術(shù)是隨著國家“六五”計劃快速發(fā)展起來的。目前我國已能生產(chǎn)世界最高規(guī)格的工業(yè)齒輪油和車輛齒輪油，并于1990 年1 月制定發(fā)布了ZBJ 17003—1989《工業(yè)齒輪潤滑油選用方法》。伴隨工業(yè)齒輪油的升級換代及潤滑油、添加劑新技術(shù)的發(fā)展，我國于2000 年參照ANSI/AGMA9005-D94 標準對原ZBJ 17003—1989 標準進行修訂，修訂后的標準為JB/T 8831—2001《工業(yè)閉式齒輪的潤滑油選用方法》，于2001 年發(fā)布，實施至今。

2 美國國家標準ANSI/AGMA 9005—E02 簡介

ANSI/AGMA 9005—E02《工業(yè)齒輪的潤滑》包含了閉式和開式齒輪的潤滑，與AGMA 標準中的設計與校核一致。齒輪類型包含金屬齒輪、直齒輪、斜齒輪、人字齒和螺旋錐齒輪、蝸輪蝸桿傳動。這些指導方針不適用于非金屬齒輪。

（1）飛濺潤滑受齒輪節(jié)圓線速度的限制，適用于齒輪傳動節(jié)線速度低于15 m/s 和蝸桿傳動節(jié)線速度低于10 m/s 的工況。因為在高轉(zhuǎn)速下潤滑劑被甩開，不能到達齒輪嚙合點。盡管如此，隨著齒輪設計的集成化發(fā)展，飛濺潤滑已可以在齒輪節(jié)線速度25 m/s 以下運用，惰輪浸油潤滑限制齒輪節(jié)線速度為1.5 m/s以下。

（2）重力給油和強制滴油潤滑包含一個或者多個油壺或者油棚盤，在一個設定的頻率下使油滴入齒輪嚙合點。該潤滑方式限定在齒輪節(jié)線速度＜7.5 m/s 的條件下應用。

（3）手動或刷油潤滑適用于輕載荷開式齒輪條件，通過觀察齒輪來決定是否需要潤滑。

（4）噴油潤滑適用于齒輪節(jié)線速度大于15 m/s、蝸桿傳動節(jié)線速度大于10 m/s 的工況。噴油潤滑使用有壓力的潤滑油，連續(xù)或者間斷的供應來對輪齒潤滑。

3 建議

JB/T 8831—2001《工業(yè)閉式齒輪的潤滑油選用方法》已發(fā)布實施近二十年，考慮到美國最新發(fā)布了ANSI/AGMA 9005—E02《工業(yè)齒輪的潤滑》國家標準，建議參照美國ANSI/AGMA 9005—E02 盡快修訂JB/T 8831—2001 選油標準，以符合國際上最新的、技術(shù)上更先進合理的工業(yè)齒輪油應用技術(shù)。繼續(xù)完善提高我國工業(yè)齒輪潤滑油的品種質(zhì)量。

目前，潤滑油添加劑的種類不斷完善，添加劑的性能不斷提高，添加劑的復配技術(shù)不斷發(fā)展提高，國際上工業(yè)齒輪油的發(fā)展趨勢是向節(jié)能型、多用途、低粘化、合成型齒輪油及重視環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展。在齒輪傳動裝置的設計計算中，潤滑是一個重要的影響因素。設計人員需要掌握先進的潤滑技術(shù)，根據(jù)齒輪的使用條件，正確選擇潤滑油及潤滑方式。進一步做好高檔工業(yè)齒輪潤滑油的推廣應用和技術(shù)服務工作，可以更好地解決國內(nèi)各行業(yè)引進的關(guān)鍵齒輪傳動裝置用油國產(chǎn)化問題。