CN112879527B - 一种具有供油润滑功能的鼓形齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有供油润滑功能的鼓形齿轮，它包括齿轮基体、鼓形齿、微孔槽、轴孔、键槽孔；鼓形齿与齿轮基体为一整体，微孔槽开设在鼓形齿的齿面上，轴孔开设在齿轮基体的中心部位，键槽孔开设在轴孔的内壁上。微孔槽均匀开设在鼓形齿每个齿前后两个齿面的接触区上，每个齿面上微孔槽的个数为6～12个。微孔槽在齿面接触区上呈环形阵列分布，且每个微孔槽从外边向中心从大到小锥形过渡。本发明鼓形齿轮可以使齿轮副端面的润滑油渗入接触界面，在接触界面间构成润滑剂的循环流动，保障了鼓型齿轮的高效润滑，满足连铸连轧冶金传动装备的工作要求。

Description

一种具有供油润滑功能的鼓形齿轮

技术领域

本发明涉及轧钢机械中鼓型齿轮联轴器的润滑技术领域，具体地说，是涉及鼓形齿联轴器中的鼓型齿轮润滑技术。

背景技术

薄板带钢连铸连轧(CSP)是冶金行业的前沿技术，具有轧制精度可靠、效率高、能耗低等优势，CSP轧制工艺的稳定性对其传动装备提出了较高性能要求。由于鼓型齿轮的轮齿端面为渐开线齿廓，轮齿轴向中间位置向外鼓起，使得鼓型齿轮与内齿圈啮合传递动力时，内齿圈和鼓形齿轮之间可发生小幅度角位移和轴向位移，从而使鼓形齿联轴器的两连接轴具有一定的自补偿轴间倾角、轴向位移可调整等特点。因此鼓型齿轮是鼓形齿联轴器中承载与传递扭矩的核心部件，在冶金装备传动联轴器中发挥了不可代替的作用。

目前冶金传动装备中的鼓型齿轮常采用稀油润滑工作方式，稀油润滑是借助液压泵将润滑油注入齿轮副端面来润滑齿轮啮合面，其缺点是：传统鼓型齿轮与内齿圈构成内啮合齿轮副(如图1所示)，齿轮副间的接触为点接触，高转矩工况下接触区变形，变形后接触区为一椭圆面接触，椭圆接触面间隙极小，加之接触界面间的接触应力较大，因此仅靠润滑油自身的流动，外界供油只有极少部分能进入到齿轮啮合部位，而绝大部分油液被挤压到啮合区外围，存积在齿轮副空腔中，因此接触区润滑质量较差，干摩擦工况下齿轮系统温升较快且难以散失，鼓型齿轮齿面易发生胶合、磨损现象，影响了润滑质量同时也缩短了齿轮寿命。

专利CN 111692505 A公开了一种齿轮联轴器的润滑装置及其使用方法，通过在鼓形齿轮端面安装环形多孔储油腔，借助空压机将储油腔中油液吹至鼓型齿轮啮合处，从而避免在联轴器中开设油道。但由于需要频繁更换储油装置，给联轴器的加油和维护带来较大不便。

专利CN 111692220 A公开了一种高效润滑的齿轮联轴器，该专利聚焦现有联轴器齿轮副润滑效率不高的问题，在鼓型齿轮啮合区(鼓型齿轮的齿面中部)加工一圈凹槽，并通过油孔连接凹槽和啮合区，从而使油液顺利进入啮合区。该方案提高了鼓型齿轮啮合效率，但由于需要在鼓型齿轮上附带储油箱，工作时需要定期补充润滑油脂，影响了鼓形齿轮联轴器的润滑质量和工作效率，一旦人工疏忽忘记补油，将有可能造成严重后果。

综上可述，现有鼓型齿轮联轴器的油润滑方案中，尽管供给齿轮副端面的润滑油较为充分，但齿轮副啮合区入口的油液无法进入接触界面，起到有效润滑的油量严重不足，鼓型齿轮齿面部位易发生胶合磨损。而现有给啮合区提供润滑油液的结构复杂，成本增大。为满足CSP轧制动力长距离传输与带钢轧制工艺稳定性，亟需改进现有鼓形齿联轴器油脂润滑方法，开发新的鼓型齿轮润滑技术。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种具有供油润滑功能的鼓形齿轮，它可以使齿轮副端面的润滑油渗入接触界面，在接触界面间构成润滑剂的循环流动，保障了鼓型齿轮的高效润滑，满足连铸连轧冶金传动装备的工作要求。同时，它在无外界油压或鼓型齿轮启动瞬间，也可以使残留在齿轮副端面的润滑油液进入齿轮接触界面，防止齿轮启动阶段磨损。另外，本发明结构简单，成本较低。

本发明一种具有供油润滑功能的鼓形齿轮，它包括齿轮基体、鼓形齿、微孔槽、轴孔、键槽孔；鼓形齿与齿轮基体为一整体，微孔槽开设在鼓形齿的齿面上，轴孔开设在齿轮基体的中心部位，键槽孔开设在轴孔的内壁上。

进一步地，微孔槽均匀开设在鼓形齿每个齿前后两个齿面的接触区上，每个齿面上微孔槽的个数为6～12个。

进一步地，微孔槽开设在鼓形齿轮齿面接触区两侧，鼓形齿轮齿面接触区是指鼓形齿齿面中部向外鼓起的部分。

进一步地，微孔槽在齿面接触区上呈环形阵列分布，且每个微孔槽从外边向中心从大到小锥形过渡。

进一步地，微孔槽的轴向长度为20μm～80μm，微孔槽锥形角度为10°～30°，微孔槽宽度在轴向上的变化范围为3μm～10μm。

进一步地，相邻微孔槽之间的夹角＝360°/微孔槽的数量，相邻微孔槽间夹角优选为60°～30°。

进一步地，微孔槽的深度为2μm～6μm。

进一步地，微孔槽的底面为圆弧面、三角锥面或矩形面或前述多种形状的组合。

本发明鼓形齿轮的有益效果是：一、在鼓型齿轮副启动阶段外界供油压力尚未建立起即外界供油压力为零时，微孔槽特有的毛细自驱力能自发驱动残留在齿轮副端面的润滑油油液自发地渗入鼓型齿轮接触界面，起到良好润滑作用；二、在齿轮运行过程中，齿轮副端面的润滑油在供油压力和微孔槽毛细力驱动下渗入接触界面，进入接触区的油液在轮齿接触压力作用下被挤出，油液在接触界面间构成循环流动，保证了润滑效果；油液进入接触界面后，微孔槽在接触界面之间构成楔形收敛空间，更有利于形成动压膜效应，增强润滑油膜的动压承载性能，提高了润滑质量的同时改善了齿轮副接触界面间油液流动状况，使啮合区热量及时耗散；三、微孔槽整体加工成锥形使得微孔槽具有一定毛细驱动力，微孔槽底面二次加工出微结构形状或多种复合形状的组合，使得微孔槽的毛细驱动力进一步增强；当外界供油压力为零时，残留在齿轮副端面的润滑油液可以在较强毛细力作用下，自发渗入鼓型齿轮接触界面，起到良好自润滑作用；四、仅需要在鼓型齿轮的两侧齿面上加工出微孔槽，加工工艺简单，制造流程方便，可方便地对现有鼓形齿联轴器进行升级改造且成本低廉。

附图说明

图1是现有鼓型齿轮与内齿圈组成的齿轮副的结构示意图；

图2是本发明鼓型齿轮的结构示意图；

图3是图2中A处的放大示意图；

图4是微孔槽为圆弧底面孔槽的示意图；

图5是微孔槽为三角锥形底面孔槽的示意图；

图6是微孔槽为矩形底面孔槽的示意图；

图7是微孔槽为矩形与圆弧形复合底面孔槽的示意图；

图8是微孔槽为矩形与三角锥形复合底面孔槽的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

从图2可知，本发明一种具有供油润滑功能的鼓形齿轮，它包括齿轮基体1、鼓形齿2、微孔槽3、轴孔4、键槽孔5；鼓形齿2与齿轮基体1为一整体，微孔槽3开设在鼓形齿2的齿面上，轴孔4开设在齿轮基体1的中心部位，键槽孔5开设在轴孔4的内壁上。

其中，轴孔4用于安装传动轴，键槽孔5用于齿轮与传动轴之间的定位。鼓型齿2的轮齿端面为渐开线齿廓，轮齿轴向中间位置向外鼓起。

微孔槽3具有引流功能，即在鼓型齿轮启动阶段和工作过程中，外界齿轮端面上的供油可以通过齿面上的微孔槽3顺利引入接触区，进入接触区的油液在轮齿接触压力作用下被挤出，从而构成接触界面间油液循环流动；微孔槽在接触界面之间构成楔形收敛空间，增强润滑油膜的动压承载性能，提高润滑质量的同时改善了齿轮副接触界面间油液流动状况，使啮合区热量及时耗散，降低鼓型齿轮传动副系统温度，减小鼓型齿轮齿面胶合、磨损现象发生几率。

实施例2

从图3可知，本发明具有供油润滑功能的鼓形齿轮：微孔槽3均匀开设在鼓形齿2每个齿前后两个齿面的接触区上，每个齿面上微孔槽3的个数为6～12个。

微孔槽3开设在鼓形齿轮齿面接触区两侧，鼓形齿轮齿面接触区是指鼓形齿2齿面中部向外鼓起的部分。随着冶金机械装备朝着高速、重载趋势发展，鼓型齿轮的接触界面间的接触应力较大，接触界面间必须充分润滑，因此鼓形齿2每个齿的单侧面上的微孔槽3个数为6～12个，从而保证了润滑效果。

实施例3

从图3可知，本发明具有供油润滑功能的鼓形齿轮：微孔槽3在齿面接触区上呈环形阵列分布，且每个微孔槽从外边向中心从大到小锥形过渡。

微孔槽3由大到小的锥形进一步提高毛细驱动力，并形成楔形收敛空间。微孔槽3环形阵列分布加之锥形结构使润滑油从齿轮的两端面往中心流动，使油液到达接触区域，同时构成楔形收敛空间，增强润滑油膜的动压承载性能，提高润滑质量的同时改善了齿轮副接触界面间油液流动状况，使啮合区热量及时耗散，降低鼓型齿轮传动副系统温度，减小鼓型齿轮齿面胶合、磨损现象发生几率。

实施例4

本发明具有供油润滑功能的鼓形齿轮：微孔槽3的轴向长度为20μm～80μm，微孔槽锥形角度为10°～30°，微孔槽宽度在轴向上的变化范围为3μm～10μm。

相邻微孔槽3之间的夹角＝360°/微孔槽的数量，相邻微孔槽间夹角优选为60°～30°。

通过对微孔槽3形状、尺寸、排列方式等的限制，使微孔槽3既能引流润滑油液又能保存润滑油液，同时形成楔形收敛空间。

实施例5

发明具有供油润滑功能的鼓形齿轮：微孔槽3的深度为2μm～6μm。

微孔槽3起到储油的同时要使油液通过微孔槽尽量在接触面上均布从而保证润滑效果，因此3的深度较其长度尺寸较小，从而增加其在接触表面上的面积。

实施例6

从图4、图5、图6、图7、图8可知，微孔槽3的底面为圆弧面、三角锥面或矩形面或前述多种形状的组合。

与底面形状相对应，微孔槽3被称为圆弧底面孔槽，三角锥形底面孔槽、矩形底面孔槽、矩形与三角锥形复合底面孔槽、矩形与圆弧形复合底面孔槽。

微孔槽3的底面二次加工出微结构形状或多种复合形状的组合，是为了进一步增强毛细驱动力，使得鼓型齿轮副启动阶段，外界供油压力尚未建立起时，残留在齿轮副端面的润滑油油液可以在较强毛细力作用下，自发地渗入鼓型齿轮接触界面，起到良好润滑作用，避免鼓型齿轮启动阶段磨损。

本发明鼓形齿轮的有益效果是：一、在鼓型齿轮副启动阶段外界供油压力尚未建立起即外界供油压力为零时，微孔槽3特有的毛细自驱力能自发驱动残留在齿轮副端面的润滑油油液自发地渗入鼓型齿轮接触界面，起到良好润滑作用，避免无外界油压作用时缺乏油润滑现象发生，避免鼓型齿轮启动阶段磨损；二、在齿轮运行过程中，齿轮副端面的润滑油在供油压力和微孔槽3毛细力驱动下渗入接触界面，进入接触区的油液在轮齿接触压力作用下被挤出，油液在接触界面间构成循环流动，保证了润滑效果；油液进入接触界面后，微孔槽在接触界面之间构成楔形收敛空间，更有利于形成动压膜效应，增强润滑油膜的动压承载性能，提高了润滑质量的同时改善了齿轮副接触界面间油液流动状况，使啮合区热量及时耗散，避免鼓型齿轮表面胶合、磨损现象发生，从而满足连铸连轧冶金传动装备的工作要求；三、微孔槽整体加工成锥形使得微孔槽具有一定毛细驱动力，微孔槽底面二次加工出微结构形状或多种复合形状的组合，使得微孔槽的毛细驱动力进一步增强；当外界供油压力为零时，残留在齿轮副端面的润滑油液可以在较强毛细力作用下，自发渗入鼓型齿轮接触界面，起到良好自润滑作用；四、仅需要在鼓型齿轮的两侧齿面上加工出微孔槽，加工工艺简单，制造流程方便，便于对车间现有鼓形齿联轴器进行升级改造且成本低廉，润滑质量可靠。

总之，本发明齿轮微孔槽具有较强的毛细驱动力，当无外界油压或鼓型齿轮启动瞬间，残留在齿轮副端面的润滑油液可以在较强毛细力作用下，自发渗入鼓型齿轮接触界面，起到良好自润滑作用，避免鼓型齿轮启动阶段磨损；在齿轮运行过程中，润滑油精准供给轮齿啮合部位，克服传统鼓型齿轮副端面供给的润滑油无法进入接触区、润滑油润滑效率低的缺陷，避免油液无谓的消耗和能量浪费；在润滑质量提高的同时带走齿轮啮合热量，降低鼓型齿轮传动副系统温度，减小鼓型齿轮齿面胶合、磨损现象发生几率。

Claims (4)

1.一种具有供油润滑功能的鼓形齿轮，其特征是：它包括齿轮基体(1)、鼓形齿(2)、微孔槽(3)、轴孔(4)、键槽孔(5)；鼓形齿(2)与齿轮基体(1)为一整体，微孔槽(3)开设在鼓形齿(2)的齿面上，轴孔(4)开设在齿轮基体(1)的中心部位，键槽孔(5)开设在轴孔(4)的内壁上；微孔槽(3)均匀开设在鼓形齿(2)每个齿前后两个齿面的接触区上，每个齿面上微孔槽(3)的个数为6～12个；微孔槽(3)开设在鼓形齿轮齿面接触区两侧，鼓形齿轮齿面接触区是指鼓形齿两齿面中部向外鼓起的部分；微孔槽(3)在齿面接触区上呈环形阵列分布，且每个微孔槽从外边向中心从大到小锥形过渡；微孔槽(3)的底面为圆弧面、三角锥面或矩形面或前述多种形状的组合。

2.根据权利要求1所述的具有供油润滑功能的鼓形齿轮，其特征是：微孔槽(3)的轴向长度为20μm～80μm，微孔槽锥形角度为10°～30°，微孔槽宽度在轴向上的变化范围为3μm～10μm。

3.根据权利要求1所述的具有供油润滑功能的鼓形齿轮，其特征是：相邻微孔槽(3)之间的夹角＝360°/微孔槽的数量。

4.根据权利要求1所述的具有供油润滑功能的鼓形齿轮，其特征是：微孔槽(3)的深度为2μm～6μm。

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