10膠合溫度和安全性
10.1 膠合溫度
膠合溫度是根據(jù)所選擇的潤滑油和齒輪材料的組合可能發(fā)生膠合時的接觸溫度。認(rèn)為一對齒輪的材料-潤滑油-材料系統(tǒng)的膠合溫度有一個特定的值，這個值由相同材料-潤滑油-材料系統(tǒng)的齒輪試驗來確定[36]。
當(dāng)使用較低添加劑的礦物油時，認(rèn)為在相當(dāng)廣的范圍內(nèi)膠合溫度與工作條件無關(guān)。
當(dāng)使用具有抗膠合或減磨添加劑的礦物油或合成油時，對于不同的材料和工作條件下，膠合溫度可能是非恒定值這一特性的確定仍需要一步研究。尤其應(yīng)注意的是試驗條件和實際工作條件或設(shè)計條件之間的修正，轉(zhuǎn)換圖中（見圖1）所顯示的特性可能對這種修正的影響很大。
10.2 組織系數(shù)
引入經(jīng)驗性的組織系數(shù)后，具有較低添加劑礦物潤滑油，由齒輪試驗確定的膠合溫度，可擴(kuò)展到不同的齒輪鋼、熱處理或表面處理。
ΘS=ΘMT + XWΘflmaxT…………………………………(94)
式中：
ΘMT——試驗齒輪的閃溫，單位為攝氏度（℃）；
ΘflmaxT——試驗齒輪的最大閃溫，單位為開爾文（K）；
XW——組織系數(shù)（見表2）。
然而，對于通常的工作條件和使用熱彈系數(shù)的平均值時，組織系數(shù)的這個近似值受所用磨擦因數(shù)的方法的限制。如果所使用的方法是考慮磨擦因數(shù)和熱彈系數(shù)的真實值時，則不必再使用組織系數(shù)。
表2組織系數(shù)
|
材 料 |
XW |
|
調(diào)質(zhì)鋼 |
1.00 |
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磷化鋼 |
1.25 |
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鍍銅鋼 |
1.50 |
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液體或氣體氮化鋼 |
1.50 |
|
滲碳淬火鋼，奧氏體含量：
——低于平均值
——平均值（10%～20%）
——高于平均值 |
1.15
1.00
0.85 |
|
奧氏體鋼（不銹鋼） |
0.45 |
10.3 瞬時接觸時間
試驗[37]表明：用抗膠合油潤滑時，齒輪的膠合溫度受瞬時接觸時間的影響。瞬時接觸時間是指齒面上的一點暴露在相嚙齒的赫茲接觸帶內(nèi)的時間。
一對齒面確定的瞬時接觸時間tmax為t1和t2中的最大值。
膠合溫度ΘS和接觸溫度之間關(guān)系可近似地用圖17所示的由兩條直線組成的曲線表達(dá)。
對于tmax＜tC
ΘS=ΘSC+XΘXW(tC -tmax)……………………………………………(97)
tmax≥tC
ΘS=ΘSC……………………………………………(98)
式中：
ΘSC——較長接觸時間的膠合溫度，單位為報氏度（℃）；
XΘ——膠合溫度梯度，單位為開爾文每微秒（K/μs）；
XW——組織系數(shù)；
tc——曲線變曲處的瞬時接觸時間，單位為微秒（μs）；
tmax——嚙合齒的瞬時接觸時間，單位為微秒（μs）。
對于不同的潤滑油XΘ和tc可用下列值：
——不加抗膠合添加劑：XΘ=0 K/μs，tc=18μs；
——加抗膠合添加劑：XΘ=18 K/μs，tc=18μs。
圖17 對于加抗膠合添加劑潤滑油瞬時接觸時間對膠合溫度的影響
10.4 齒輪試驗的膠合溫度
膠合溫度可由齒輪試驗確定，如Ryder[38]，F(xiàn)ZG-Ryder[39]，F(xiàn)ZGL-42[40]，F(xiàn)ZGA/8.3/90[41]等方法。
試驗結(jié)果的表達(dá)應(yīng)包括膠合溫度和試驗條件。如果試驗結(jié)果用其他方式表達(dá)，則應(yīng)給出關(guān)系式，如：
ΘS=80+（0.85+1.4XW）·XL·（SFZG）2…………………………………（99）
式中：
XW——組合系數(shù)（見表2）；
XL——潤滑油系數(shù)（見式27）；
SFZG——FZG A/8.3/90試驗的載荷級。這里指的是發(fā)生膠合時載荷級。
然而，油有參數(shù)變化容易引起SFZG更大的變化，假定在換油間隔期間油稍微有點變質(zhì)，載荷級的變化通常為±1。因此，計算時間可用比規(guī)定載荷級較小的載荷級。
10.5 安全范圍
與疲勞損傷的時間較長相比，一次簡單的瞬時過載就會引起嚴(yán)重的膠合使齒輪在較矩的時間失效。因此在選擇合適的安全范圍時，應(yīng)謹(jǐn)慎考慮，尤其要注意運(yùn)行時節(jié)線速度較高的齒輪。
在較知瞬時接觸時間tmax情況下，安全條件是基于膠合溫度的增加（ΘS＞ΘSC）(見10.3)，而瞬時接觸溫度tmax不應(yīng)該增加，除非傳動功率適當(dāng)降低。
安全系數(shù)定義為：
式中：
ΘS——膠合溫度，單位為攝氏底（℃）；
ΘBmax——最大接觸溫度，單位為攝氏底（℃）；
Θoil——油溫，單位為攝氏底（℃）。
然而，齒輪的實際載荷與確定的接觸溫度之間的關(guān)系很復(fù)雜，用溫度的任何比值來表達(dá)安全系數(shù)可能會引起混淆。
因此，除了試驗載荷級的說明以外（見10.4節(jié)），建議用膠合溫度與計算的最大接觸溫度之間所要求的最小差別（如≥50K）來表達(dá)安全概念。
