簡介

　　齒輪磨損是一種自發(fā)發(fā)生的機(jī)制，可歸因于齒面潤滑失效造成。本文開始的圖片上顯示出 在A型Priif小齒輪上的典型的和明顯的嚙合損傷。在一次短暫的過載后，點(diǎn)蝕損傷可能已經(jīng)發(fā)生。由于增加的負(fù)載和損傷的齒面，噪音會(huì)明顯增大,同時(shí)輪齒斷裂的風(fēng)險(xiǎn)增加。影響抗蝕性的主要因素包括所使用的潤滑劑和添加劑。因此，在給定的齒部與給定的運(yùn)行條件的情況下，潤滑劑可以通過其中包含的添加劑的類型和濃度，通過基本油和其粘度影響大于10倍的接觸極限負(fù)荷，添加劑可以影響直至5倍的接觸極限負(fù)荷，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算規(guī)范DIN 3990-4:1987-12可用于計(jì)算實(shí)用齒輪的承載能力。

　　在這種情況下，在這種情況下，將出現(xiàn)的最高溫度值與對(duì)應(yīng)于潤滑劑強(qiáng)度的允許值進(jìn)行比較。根據(jù)潤滑劑的物理和化學(xué)參數(shù)，不可能預(yù)測磨損能力。為此，使用了多種測試方法，利用這些方法，在有限的耗費(fèi)和少量所需油的情況下，以盡可能簡單的方法對(duì)潤滑劑的抗蝕性作出準(zhǔn)確的結(jié)論，參見Hohn等人的文章。然而，只有使用齒輪的測試方法，才允許將確定的潤滑劑強(qiáng)度值可靠地傳遞到實(shí)際傳動(dòng)裝置。

　　因此，Wirtz在系統(tǒng)研究中確定了不同潤滑劑的磨損能力，并證明“在簡單試驗(yàn)機(jī)上的結(jié)果與潤滑劑在齒接觸中的行為之間不能建立相關(guān)性”。由于不同的潤滑劑由于其成分而在磨損能力方面彼此之間存在很大差異，因此不可能用一種試驗(yàn)方法來涵蓋整個(gè)潤滑劑譜的磨損能力的測定。因此，除了標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)A/8.3/90之外，還提供了更復(fù)雜的方法，以便能夠在磨損方面區(qū)分更高的磨損能力。

　　標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)A/8.3/90和強(qiáng)化方法

　　所有現(xiàn)有的齒輪測試方法，用于確定齒輪箱齒輪的磨損承載能力，都是在使用FZG標(biāo)準(zhǔn)安裝試驗(yàn)的情況下進(jìn)行的，機(jī)械功率回路的軸距為a=91.5mm。測試結(jié)果如圖01所示， 驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)裝置與兩個(gè)軸連接，經(jīng)由負(fù)載離合器可以將剪切裝置將所施加的轉(zhuǎn)矩引入到所述軸中，可以在扭矩測量離合器上控制扭矩。變速器在傳動(dòng)裝置的輪軸上由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于機(jī)械安裝，它只需要施加系統(tǒng)的損耗。

圖1

　　在根據(jù)DINISO14635-1:2006-05(以前的DIN 51354)進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)A/8.3/90中，試驗(yàn)齒輪類型A在每個(gè)負(fù)載水平下以圓周速度v=8.3m/s運(yùn)行21700轉(zhuǎn)，這對(duì)應(yīng)于大約15分鐘。載荷在1至12級(jí)的水平上增加，直到在一個(gè)水平上達(dá)到磨損的損傷標(biāo)準(zhǔn)，或者直到負(fù)載水平12測試沒有損傷。齒輪類型A設(shè)計(jì)為磨損臨界，在小齒輪的區(qū)域中出現(xiàn)高的壓力和高的滑動(dòng)速度。變速箱在浸入式潤滑下使用約1.3升潤滑劑運(yùn)行。從負(fù)載5級(jí)開始，初始油溫為90℃，并保持不受控制。在上述負(fù)載級(jí)別中，初始油溫可上升到130℃以上。在負(fù)載1到4級(jí)測試中，測試開始時(shí)油溫可低于90℃。

　　根據(jù)DIN ISO 14635-1:2006-05中標(biāo)準(zhǔn)化的可視化方法，如果在小齒輪的周長上加起來超過一個(gè)齒寬(=20mm)，則達(dá)到損傷極限。在開篇圖像中示出了具有凸出的齒槽的A型試驗(yàn)的齒面的示例性的照片。測試過程的精確描述可以從標(biāo)準(zhǔn)DIN ISO 14635-1:2006-05中獲得。

　　標(biāo)準(zhǔn)測試通常允許對(duì)ATF(自動(dòng)變速器潤滑油)和蝸輪齒輪油進(jìn)行區(qū)分測試。對(duì)于典型的工業(yè)和手動(dòng)齒輪油，結(jié)果高于對(duì)于軸齒輪油，結(jié)果明顯高于最高標(biāo)準(zhǔn)化功率級(jí)127。測試的典型結(jié)果A/8.3/90，如表01所示。

表1

　　在圖02中，根據(jù)圓柱齒輪的積分溫度法，給出了不同齒輪油的接觸溫度。因此，可以看出標(biāo)準(zhǔn)測試A/8，3/90所涵蓋的相對(duì)較小的范圍。為了能夠以不同的方式測試具有較高磨損能力的油，已經(jīng)系統(tǒng)地研究了測試的哪些變化是合適的，以便在測試中設(shè)置較高的磨損風(fēng)險(xiǎn)。如果在標(biāo)準(zhǔn)測試A/8，3/90中對(duì)油進(jìn)行損傷強(qiáng)度等級(jí)，則通過不同的方法來確定不同的磨損強(qiáng)度等級(jí)，實(shí)驗(yàn)是根據(jù)損害程度的變化進(jìn)行的排序，參看表02。

圖2

　　測試方法A10/16.6R/90和SAl0/16.6R/90提供了更嚴(yán)格的測試條件。與標(biāo)準(zhǔn)測試A/8.3/90相比，使用了“半齒寬小齒輪”的修正，比載荷增加而沒有齒輪斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，“雙圓周速度”的修正，磨損風(fēng)險(xiǎn)增加，以及“驅(qū)動(dòng)輪”的修正，嚙合開始的臨界區(qū)域與高滑動(dòng)速度重合。

表2

　　在跳躍測試S-A10/16，6R/90中，由于取消了添加劑，在測試中使用了相當(dāng)嚴(yán)格的條件。三種測試方法的測試條件總結(jié)在表03中。有關(guān)AL0/16.6R/90或S AL0/16.6R/90測試程序的詳細(xì)說明，請(qǐng)參閱FVA信息表243/2。

　　選擇適當(dāng)?shù)臏y試方法

　　為了確定用于待測潤滑劑的合適的測試方法，使用不同的方法檢查了CLR GL4和GL5范圍內(nèi)的各種油，包括參考油和市場上的實(shí)際油。表04給出了用于此目的的油的概述。

　　相應(yīng)的測試結(jié)果如圖03所示，在標(biāo)準(zhǔn)測試A/8.3/90中，油品號(hào)GL3(CLP)均顯示為14損傷強(qiáng)度等級(jí)，因此在本測試中無法區(qū)分。這同樣適用于油GL4，GL4和GL5。在階梯試驗(yàn)A10/16.6R/90中，油品號(hào) GL3和GL4的損傷行為可以區(qū)分，在跳躍試驗(yàn)A10/16，6R/90中，可以區(qū)分油品GL4，GL4和GL5的損傷行為。因此，利用所描述的測試方法可以區(qū)分不同的潤滑劑在其抗蝕性方面的差異。

　　在汽車應(yīng)用的齒輪油領(lǐng)域中，A10/16.6R/90級(jí)測試通常是唯一的測試方法。在這些應(yīng)用中，通常仍然對(duì)部件中的摩擦行為提出相反的要求，可以觀察到更低粘度潤滑劑的趨勢。在最近的過去，在齒輪和齒輪結(jié)構(gòu)的研究地點(diǎn)以及其他機(jī)構(gòu)中，用這種不同生產(chǎn)批次的潤滑劑進(jìn)行了大量的A10/16，6R/90磨損試驗(yàn)。在最近的過去，用這種不同生產(chǎn)批次的潤滑劑進(jìn)行了大量的磨損試驗(yàn)。

圖4

　　測試結(jié)果有很大的波動(dòng)。 結(jié)果范圍從負(fù)載級(jí)5的故障到負(fù)載級(jí)10的故障，參見圖04。在這種情況下，無法確定所使用的生產(chǎn)批次對(duì)測試結(jié)果有影響的明確趨勢。因此，所確定的損傷負(fù)載之間的差值為5個(gè)等級(jí)，這對(duì)結(jié)果的可靠利用以及因此對(duì)這種潤滑劑的測試A10/16.6R/90提出了疑問。

　　可以在未完成的添加劑中尋找觀察到的波動(dòng)的可能原因。 良好的磨合可以對(duì)可傳遞的扭矩產(chǎn)生高達(dá)5倍的影響。根據(jù)所使用的方法，潤滑劑的工作粘度和添加劑體系，其可以在負(fù)載等級(jí)5至負(fù)載等級(jí)5之后才結(jié)束。在未完成的磨合的情況下，在測試中在極端情況下可能出現(xiàn)在負(fù)載等級(jí)5中的冷失效，并且另一方面，如果能夠克服磨合的關(guān)鍵階段II，則僅出現(xiàn)在負(fù)載等級(jí)11中的失效。

圖5

　　在有和沒有添加劑的情況下進(jìn)行了測試，根據(jù)FZG/Michaelis[13]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可以看出良好添加劑的影響。如果表面的磨合是由于表面的逐漸增加而導(dǎo)致的，則會(huì)產(chǎn)生磨損能力的適度下降，粗糙度也會(huì)增加，在測試過程中自動(dòng)給出負(fù)載。如果齒面直接在預(yù)期的負(fù)載中加載，而不經(jīng)過先前的載荷等級(jí)，則獲得與新制造的、未磨合的表面的磨損承載能力的明顯更大的相關(guān)性。由此可以得出結(jié)論，對(duì)于常見的粘性缺陷，良好磨合的表面可以承受大約3到5倍于新制造的表面的載荷而不會(huì)損壞。

　　因此，必須始終注意使用適合于潤滑劑的測試方法，在該測試方法中，齒部的磨合完全完成，因此只有在較高的力水平下才會(huì)出現(xiàn)故障，并且因此也可以預(yù)期，結(jié)果的分散在那里較小。

　　因此，作為下一步，在齒輪和齒輪箱結(jié)構(gòu)的研究地點(diǎn)用這種潤滑劑進(jìn)行了四次接觸試驗(yàn)(A/8.3/90)。與之前進(jìn)行的測試A10/16，6R/90相比，由于較低的比載荷，較低的圓周速度以及“驅(qū)動(dòng)小齒輪”的負(fù)載狀態(tài)，這提供了較少的壓力。用于此目的的潤滑劑來自兩個(gè)生產(chǎn)批次見表02。 所執(zhí)行的四個(gè)測試中的一個(gè)在負(fù)載等級(jí)12之后由于達(dá)到損傷標(biāo)準(zhǔn)而終止。另外三個(gè)測試結(jié)果顯示損傷力水平高于根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05定義的最高負(fù)載水平12，參見圖05。雖然可以假定，在進(jìn)行的測試A/8.3/90中，添加劑完全完成，因此分散較小。然而，利用該測試方法，由于所獲得的高的損傷力水平，這種潤滑劑在其彈性方面僅能夠有條件地有區(qū)別地測試。

　　為了在較低的損傷力水平下產(chǎn)生可復(fù)制的磨損損傷，在齒輪和齒輪結(jié)構(gòu)的研究地點(diǎn)進(jìn)行了兩個(gè)磨損試驗(yàn)A/16.6/90，作為進(jìn)一步的步驟。與之前進(jìn)行的測試A/8.3/90相比，提高的圓周速度提供了測試條件的變窄，另見表02。在另一個(gè)研究所進(jìn)行了兩項(xiàng)FRES試驗(yàn)A/16.6/90。用于測試A/16.6/90的潤滑劑來自與先前進(jìn)行的兩個(gè)測試A/8.3/90的潤滑劑相同的生產(chǎn)批次。所進(jìn)行的四個(gè)測試中的一個(gè)在強(qiáng)度等級(jí)11之后結(jié)束，因?yàn)檫_(dá)到了規(guī)定的損傷標(biāo)準(zhǔn)。另一項(xiàng)測試顯示了12級(jí)損傷載荷，比較圖06，其余兩項(xiàng)測試再次確定了高于根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05標(biāo)準(zhǔn)定義的最高12級(jí)力載荷12的損傷力級(jí)。在此，對(duì)于所考慮的潤滑劑而言，因此也存在過高的損傷力等級(jí)VII，以便能夠在足夠的資料中在點(diǎn)蝕方面進(jìn)行區(qū)分。

圖6

　　因此，在進(jìn)一步的程序中，在測試程序A10/16，6/90中測試所考慮的潤滑劑。與先前進(jìn)行的測試A/16，6/90相比，較小的在其它相同的邊界條件下，小齒輪的齒寬為10mm是測試條件的進(jìn)一步加深，也參見表02。在齒輪和齒輪箱設(shè)計(jì)研究中心，共進(jìn)行了五次試驗(yàn)A10/16.6/90。

　　在所執(zhí)行的五次測試中的一次中，在此確定損傷載荷等級(jí)11。其余四次測試均顯示為10級(jí)損傷載荷。此外，在另外三個(gè)研究所進(jìn)行了七次A10/16.6/90測試。這些測試中的一個(gè)在等級(jí)載荷9之后由于達(dá)到的損傷標(biāo)準(zhǔn)而結(jié)束。在進(jìn)一步的測試中，在此也一致地確定了損傷載荷等級(jí)10。測試A/16，6/90的結(jié)果總結(jié)在圖07中。

圖7

　　因此，所獲得的損傷載荷級(jí)處于9至11的范圍內(nèi)，這處于根據(jù)DIN ISO 14635-1:2006-05[5]給出的兩個(gè)等級(jí)的可比性之內(nèi)。此外，在研究所進(jìn)行的測試系列中，給出了根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05[5]給出的載荷力的重復(fù)性。此外，測試方法A10/16.6/90基于存在的損傷力級(jí)9至11允許測定具有較高的磨損能力和較低的磨損能力的潤滑劑的磨損能力，這又允許相應(yīng)的區(qū)分。

　　強(qiáng)度值的測定

　　根據(jù)齒輪磨損試驗(yàn)的結(jié)果，可以推導(dǎo)出潤滑劑的磨損損傷形式的“強(qiáng)度值”。這基本上可以根據(jù)Blok或根據(jù)FZG/Michaelis中規(guī)定的圓柱齒輪承載能力標(biāo)準(zhǔn)或根據(jù)DIN 3990或根據(jù)DIN 3991中規(guī)定的錐齒輪承載能力標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的最大接觸溫度計(jì)算方法進(jìn)行。在此基本上將相應(yīng)的方法應(yīng)用于在點(diǎn)蝕時(shí)的測試條件，并且將由此計(jì)算的溫度定義為點(diǎn)蝕極限溫度。在圓柱齒輪的計(jì)算中使用的摩擦系數(shù)與錐齒輪的計(jì)算中使用的摩擦系數(shù)不同。 因此，從相同的測試的結(jié)果可以得到不同的磨損溫度。

　　對(duì)于根據(jù)DIN 3990 2的圓柱齒輪積分溫度方法，下面給出了試驗(yàn)A/8，3/90，A16，6/90，A10/16，6R/90和A10/16，6/90的公式關(guān)系。該溫度根據(jù)DIN ISO 14635-2:2010-01[5]或FVA信息表第243/II號(hào)的測試方法確定。

　　A/8,3/90標(biāo)準(zhǔn)

　　如果不知道40°C時(shí)的潤滑劑粘度，則計(jì)算出粘度V=100mm²/s的近似接觸溫度。

　　修正試驗(yàn)A/16.6/90，圓周速度v=16.6m/s;

　　A10/16,6R/90標(biāo)準(zhǔn)

　　修正試驗(yàn)A10/16.6/90，不反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)方向：

　　在沒有驅(qū)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)的情況下，用于確定改進(jìn)的階梯試驗(yàn)的磨損溫度的公式關(guān)系基于具有驅(qū)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)的改進(jìn)的階梯試驗(yàn)A10/16.6R/90的公式關(guān)系，其中驅(qū)動(dòng)方向上的差異又通過根據(jù)Schlenk等人的公式關(guān)系來確定。應(yīng)考慮以下因素:

　　階躍試驗(yàn)A10/16.6R/90在確定積分溫度時(shí)被考慮。如果車輪是驅(qū)動(dòng)輪，則通過因子x=0.6在分母中考慮驅(qū)動(dòng)方向的影響。因此，因子x的倒數(shù)被用于確定在沒有驅(qū)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)的情況下的A10/16.6/90的積分溫度。

圖8

　　因此，計(jì)算出的接觸溫度可以作為強(qiáng)度值用于計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)裝置的接觸承載能力。此外，對(duì)于所考慮的測試方法A/8，3/90，A/16，6/90，Al0/16，6R/90和Al0/16，6/90，在圖08中繪制了作為載荷等級(jí)的函數(shù)的近似計(jì)算的點(diǎn)蝕溫度。、

　　結(jié)論

　　齒輪和滾動(dòng)軸承中經(jīng)常相反要求的摩擦特性，提出了特殊的要求。 對(duì)于本文中考慮的潤滑劑，A10/16.6R/90級(jí)測試僅在有限的范圍內(nèi)適用，該測試通常是用于汽車應(yīng)用的變速器領(lǐng)域中唯一的測試方法。

　　因此，在齒輪和齒輪結(jié)構(gòu)研究中心以及其他研究所用這種潤滑劑進(jìn)行了許多A10/16.6R/90試驗(yàn)。在這種情況下，測試結(jié)果存在強(qiáng)烈的波動(dòng)，這對(duì)結(jié)果的可靠可用性以及因此對(duì)這種潤滑測試A10/16.6R/90提出了質(zhì)疑。因此，對(duì)所考慮的潤滑劑進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，目的是確定這種潤滑劑的合適測試方法。在這方面，A10/16，6/90測試程序被認(rèn)為是所考慮的產(chǎn)品的合適測試程序。因此，所獲得的損傷力水平顯示出小的散射并且處于根據(jù)DIN ISO 14635-1:2006-05給出的兩個(gè)載荷水平的可比性之內(nèi)。此外，在一個(gè)研究所進(jìn)行的測試系列中，根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05[5]給出了一個(gè)載荷等級(jí)的重復(fù)性。這些陳述通過在最近的時(shí)間里利用另一種用于雙離合變速器應(yīng)用的變速器油進(jìn)行的試驗(yàn)得到證實(shí)。此外，測試方法A10/16.6/90基于針對(duì)所考慮的潤滑劑存在的損傷力級(jí)允許確定具有較高的和較低的磨損能力的潤滑劑的磨損能力，這又允許相應(yīng)的區(qū)分。

　　此外，對(duì)于該測試程序，建立了公式關(guān)系，用于計(jì)算接觸溫度。 因此，計(jì)算出的接觸溫度可以作為強(qiáng)度值用于實(shí)際傳動(dòng)裝置的接觸承載能力的計(jì)算。