簡(jiǎn)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(rùn)滑失效造成。本文開(kāi)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(guò)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(rùn)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(rùn)滑劑可以通過(guò)其中包含的添加劑的類型和濃度，通過(guò)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(rùn)滑劑強(qiáng)度的允許值進(jìn)行比較。根據(jù)潤(rùn)滑劑的物理和化學(xué)參數(shù)，不可能預(yù)測(cè)磨損能力。為此，使用了多種測(cè)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(jiǎn)單的方法對(duì)潤(rùn)滑劑的抗蝕性作出準(zhǔn)確的結(jié)論，參見(jiàn)Hohn等人的文章。然而，只有使用齒輪的測(cè)試方法，才允許將確定的潤(rùn)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(rùn)滑劑的磨損能力，并證明“在簡(jiǎn)單試驗(yàn)機(jī)上的結(jié)果與潤(rùn)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(rùn)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(lái)涵蓋整個(gè)潤(rùn)滑劑譜的磨損能力的測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試沒(méi)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(rùn)滑下使用約1.3升潤(rùn)滑劑運(yùn)行。從負(fù)載5級(jí)開(kāi)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(cè)試中，測(cè)試開(kāi)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(zhǎng)上加起來(lái)超過(guò)一個(gè)齒寬(=20mm)，則達(dá)到損傷極限。在開(kāi)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(cè)試過(guò)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(cè)試通常允許對(duì)ATF(自動(dòng)變速器潤(rùn)滑油)和蝸輪齒輪油進(jìn)行區(qū)分測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)試具有較高磨損能力的油，已經(jīng)系統(tǒng)地研究了測(cè)試的哪些變化是合適的，以便在測(cè)試中設(shè)置較高的磨損風(fēng)險(xiǎn)。如果在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試A/8，3/90中對(duì)油進(jìn)行損傷強(qiáng)度等級(jí)，則通過(guò)不同的方法來(lái)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(cè)試方法A10/16.6R/90和SAl0/16.6R/90提供了更嚴(yán)格的測(cè)試條件。與標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(méi)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(kāi)始的臨界區(qū)域與高滑動(dòng)速度重合。

表2

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

　　選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法

　　為了確定用于待測(cè)潤(rùn)滑劑的合適的測(cè)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(chǎng)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(cè)試結(jié)果如圖03所示，在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)試中無(wú)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(cè)試方法可以區(qū)分不同的潤(rùn)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(cè)試通常是唯一的測(cè)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(rùn)滑劑的趨勢(shì)。在最近的過(guò)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(rùn)滑劑進(jìn)行了大量的A10/16，6R/90磨損試驗(yàn)。在最近的過(guò)去，用這種不同生產(chǎn)批次的潤(rùn)滑劑進(jìn)行了大量的磨損試驗(yàn)。

圖4

　　測(cè)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(jiàn)圖04。在這種情況下，無(wú)法確定所使用的生產(chǎn)批次對(duì)測(cè)試結(jié)果有影響的明確趨勢(shì)。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(rùn)滑劑的測(cè)試A10/16.6R/90提出了疑問(wèn)。

　　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(rùn)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(cè)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(méi)有添加劑的情況下進(jìn)行了測(cè)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(cè)試過(guò)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(guò)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(jiàn)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(rùn)滑劑的測(cè)試方法，在該測(cè)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(rùn)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(cè)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(rùn)滑劑來(lái)自兩個(gè)生產(chǎn)批次見(jiàn)表02。 所執(zhí)行的四個(gè)測(cè)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(cè)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(jiàn)圖05。雖然可以假定，在進(jìn)行的測(cè)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(cè)試方法，由于所獲得的高的損傷力水平，這種潤(rùn)滑劑在其彈性方面僅能夠有條件地有區(qū)別地測(cè)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(cè)試A/8.3/90相比，提高的圓周速度提供了測(cè)試條件的變窄，另見(jiàn)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(cè)試A/16.6/90的潤(rùn)滑劑來(lái)自與先前進(jìn)行的兩個(gè)測(cè)試A/8.3/90的潤(rùn)滑劑相同的生產(chǎn)批次。所進(jìn)行的四個(gè)測(cè)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(cè)試顯示了12級(jí)損傷載荷，比較圖06，其余兩項(xiàng)測(cè)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(rùn)滑劑而言，因此也存在過(guò)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(cè)試程序A10/16，6/90中測(cè)試所考慮的潤(rùn)滑劑。與先前進(jìn)行的測(cè)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(cè)試條件的進(jìn)一步加深，也參見(jiàn)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(cè)試中的一次中，在此確定損傷載荷等級(jí)11。其余四次測(cè)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(cè)試。這些測(cè)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(cè)試中，在此也一致地確定了損傷載荷等級(jí)10。測(cè)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(cè)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(cè)試方法A10/16.6/90基于存在的損傷力級(jí)9至11允許測(cè)定具有較高的磨損能力和較低的磨損能力的潤(rùn)滑劑的磨損能力，這又允許相應(yīng)的區(qū)分。

　　強(qiáng)度值的測(cè)定

　　根據(jù)齒輪磨損試驗(yàn)的結(jié)果，可以推導(dǎo)出潤(rùn)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(cè)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(cè)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(cè)試方法確定。

　　A/8,3/90標(biāo)準(zhǔn)

　　如果不知道40°C時(shí)的潤(rùn)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(méi)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(guò)根據(jù)Schlenk等人的公式關(guān)系來(lái)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(guò)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(méi)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(cè)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(rùn)滑劑，A10/16.6R/90級(jí)測(cè)試僅在有限的范圍內(nèi)適用，該測(cè)試通常是用于汽車應(yīng)用的變速器領(lǐng)域中唯一的測(cè)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(rùn)滑劑進(jìn)行了許多A10/16.6R/90試驗(yàn)。在這種情況下，測(cè)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(rùn)滑測(cè)試A10/16.6R/90提出了質(zhì)疑。因此，對(duì)所考慮的潤(rùn)滑劑進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究，目的是確定這種潤(rùn)滑劑的合適測(cè)試方法。在這方面，A10/16，6/90測(cè)試程序被認(rèn)為是所考慮的產(chǎn)品的合適測(cè)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(cè)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(guò)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(cè)試方法A10/16.6/90基于針對(duì)所考慮的潤(rùn)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(rùn)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(cè)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。