工业齿轮箱功率损失分析

1、工业齿轮箱功率损失分析摘要：齿轮的传动效率直接关系到传动系统的功率损耗，进而影响到企业经济 效益和社会环境效益，正日益得到设计制造和应用单位的重视。尤其在当前环保 压力的形势下，如何进一步降低功耗、提高传递效率更具现实意义。关键词：齿轮箱功率损失1工业齿轮箱功率损失计算影响因素1.1输入功率、转速对功率损失的影响齿轮副运行过程中，齿轮啮合误差、时变刚度、齿面摩擦等会引起齿轮系统 的振动，从而引起动载荷，影响齿轮啮合的功率损失。在不同输入功率和转速的 条件下，齿轮的振动状况不同，有必要研究输入功率、转速对齿轮啮合功率损失 的影响。下面分析不同输入转速、不同功率百分比条件下齿轮箱的功率损失.1.1

2、.1滑动功率损失分析滑动损失的主要影响因素，在其他输入条件不变的情况下，滑动功率损 失主要由摩擦因数和平均法向载荷决定。随着输入功率的增加，齿轮啮合的摩擦因数逐渐增加，加上平均法向载荷的 增加，齿轮摩擦加重，导致发热量急剧上升，所以滑动功率损失增加比较明显。随着输入转速的增加，摩擦因数逐渐降低，滑动功率损失逐渐减小.随着功率 的增加，齿轮啮合的滚动功率损失逐渐减小。1.1.2滚动功率损失分析滚动损失的主要影响因素，在其他输入条件不变的情况下，滚动功率损 失主要由油膜厚度决定。随着输入功率的增加，齿轮啮合油膜厚度减小；而随着转速增加，油膜厚度 逐渐增加。这是因为在功率增加，其他条件不变的情况下，

3、平均法向载荷增加导 致齿面间油膜厚度减小，从而造成滚动功率损失减小；而在转速增加其他条件不 变的情况下，平均法向载荷减小导致齿面间油膜厚度增加，从而造成功率损失增 加。风阻损失只与齿轮的节圆直径、齿轮工作转速以及润滑液的黏度有关，而与 输入功率无关。随着转速增加，齿轮风阻损失增加，且大齿轮的风阻损失总量以及增加量均 大于小齿轮.齿轮总功率损失随着输入功率的增加以及输入转速的增加而增加。通过以上的分析可知，随着输入功率的增加，滑动损失增加，而滚动损失减 小，风阻损失不变，总功率损失增加，表明滑动损失的影响大于滚动损失的影响; 而随着转速增加，滑动损失减小，滚动损失增加，风阻损失增加，总功率损失增

4、 加，表明滚动损失与风阻损失的影响大于滑动损失影响。1.2螺旋角对功率损失的影响齿轮螺旋角对齿轮曲率半径、平均法向载荷、以及摩擦因数均有影响，从而 影响齿轮热功率损失。随着螺旋角增加，齿轮间的油膜厚度逐渐增加，而摩擦因数逐渐降低。随着 螺旋角增加，齿轮啮合的滚动功率损失逐渐增加，而滑动功率损失逐渐降低；随 着螺旋角增加，大、小齿轮的风阻损失以及齿轮啮合总功率损失均增加。1.3压力角对功率损失的影响压力角对齿轮的啮合线长度、平均滚动速度、平均法向载荷等产生影响，从 而影响齿轮热功率损失。随着压力角增加，齿轮间的油膜厚度逐渐增加，而摩擦 因数迅速降低。随着压力角增加，齿轮啮合的滚动功率损失逐渐增加

5、，而滑动功 率损失则迅速降低。压力角的改变并未改变齿轮的节圆，因此，大、小齿轮的风 阻不随压力角的变化而变化。而随着压力角的增加，由于滑动功率损失的急剧降 低，齿轮啮合总功率损失亦降低。1.4不同齿宽对功率损失的影响齿宽直接影响齿轮间的摩擦因数以及齿轮搅油的面积，因而对齿轮啮合热功 率损失产生影响。随着齿宽增加，齿轮间的油膜厚度不变，而摩擦因数迅速降低。 虽然油膜厚度没有发生变化，但是齿轮啮合的滚动功率损失依然逐渐增加，这是 因为油膜接触长度随齿宽的增加而增加，因此，滚动功率损失还是增加，而滑动 功率损失则随齿宽逐渐降低。齿宽的增加直接增加了齿廓搅油的面积，因此，大、 小齿轮的搅油风阻功率损失

6、随着齿宽的增加而增加，且大齿轮风阻损失增加较为 明显。随着齿宽的增加，齿轮啮合总功率损失亦增加。1.5工作温度及润滑油黏度对功率损失的影响齿轮箱工作温度对齿轮啮合侧隙和润滑油的运动黏度有直接影响，从而影响 齿轮间的油膜厚度和摩擦因数。润滑油黏度对齿面啮合间齿面形成动力油膜影响 较大，黏度越高，越有利于动力油膜的形成。随着工作温度升高，齿轮间的油膜 厚度逐渐降低；而随着润滑油黏度的增加，齿轮间的油膜厚度逐渐增加。可见润 滑油越黏稠，其在齿轮啮合时形成的油膜厚度越厚。同时，随着工作温度的升高， 齿轮间的摩擦因数逐渐增加，而随着润滑油黏度的增加，齿轮间的摩擦因数逐渐 降低。随着工作温度升高，齿轮啮合

7、滚动功率损失逐渐降低，而滑动功率损失逐 渐增加；随着润滑油黏度的增加，齿轮啮合滚动功率损失逐渐增加，而滑动功率 损失逐渐降低。随着工作温度增加，小齿轮的风阻功率损失逐渐降低；而随着润 滑油黏度的增加，小齿轮的风阻功率损失逐渐增加。大齿轮风阻损失与小齿轮类 似。随着工作温度增加，齿轮啮合总功率损失逐渐降低且趋于缓和，而随着润滑 油黏度的增加，齿轮啮合功率损失急剧增加。2工业齿轮箱功率损失计算过程2.1获取正确的技术参数计算工业齿轮箱功率损失之前，要结合实际状况获取 到可靠的技术参数，包括齿轮传动比、齿轮中心距、齿轮直径等。-般来说，这些 参数在出厂前会在说明书上说明，阅读说明书就可以找到这些参数

8、，在必要的情况 下也可以寻求厂家查询-些真实的参数数据信息。如果不能通过这些途径获取正确 的数据，也可以通过实验测试的方法获取。特别是齿轮箱经过长期运行后,往往会 有较大的损耗，一些基本参数指标都已经发生了较大的变化,与出厂值存在一定的 差异，通过实验测试的方法才能得到真实准确的参数值。2.2参数对功率损失的影响选择不同的参数能够对齿轮箱功率损失造成影响， 特别是在齿轮转速不同的情况下，同-项参数也能带来不同的影响。因此嚅要做 好控制变量的研究，针对每项具体参数进行多次实验测量，最终得到比较可靠的 结论。分析不同参数造成影响的比重，依据得到的比重值，对齿轮箱进行优化设计， 尽量将-些影响程度比

9、较大的参数进行优化，以此降低齿轮箱功率损失的程度，提 高能量的使用效率。根据采集到的各项参数信息,分析齿轮箱热平衡，得到真实的 热平衡温度，有利于在生产实践过程中，对齿轮箱所能造成的温度散热情况进行在 线预估，采取相应的散热措施，确保齿轮箱的正常运转。2.3确保齿轮箱处于高效的工作环境总体来说，影响工业齿轮箱功率损失的原因很多，无法通过参数计算逐-优化， 只能针对一些影响程度较大的参数进行优化设计。为了确保齿轮箱在运行过程中 达到较好的应用效果，需要加强厂家和生产单位之间的沟通联系，提供更加合理的 工作环境,确保齿轮箱运行在高效的工作状态。可以引进自动控制的外部冷却装置, 根据齿轮箱的工况自动控制强制冷却装置的开启或关闭，确保齿轮箱高效运行。3结论齿轮箱在稳定的运行工况下，其传递效率直接与润滑油黏度变化相关，随着 油温逐渐升高，润滑油黏度逐渐下降，齿轮箱的功率损失也逐渐降