簡介

　　齒輪磨損是一種自發(fā)發(fā)生的機制，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，點蝕損傷可能已經(jīng)發(fā)生。由于增加的負載和損傷的齒面，噪音會明顯增大,同時輪齒斷裂的風險增加。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倍的接觸極限負荷，添加劑可以影響直至5倍的接觸極限負荷，標準計算規(guī)范DIN 3990-4:1987-12可用于計算實用齒輪的承載能力。

　　在這種情況下，在這種情況下，將出現(xiàn)的最高溫度值與對應(yīng)于潤滑劑強度的允許值進行比較。根據(jù)潤滑劑的物理和化學參數(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，在有限的耗費和少量所需油的情況下，以盡可能簡單的方法對潤滑劑的抗蝕性作出準確的結(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度值可靠地傳遞到實際傳動裝置。

　　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“在簡單試驗機上的結(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方法來涵蓋整個潤滑劑譜的磨損能力的測定。因此，除了標準試驗A/8.3/90之外，還提供了更復雜的方法，以便能夠在磨損方面區(qū)分更高的磨損能力。

　　標準試驗A/8.3/90和強化方法

　　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標準安裝試驗的情況下進行的，機械功率回路的軸距為a=91.5mm。測試結(jié)果如圖01所示， 驅(qū)動和傳動裝置與兩個軸連接，經(jīng)由負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。變速器在傳動裝置的輪軸上由電動機驅(qū)動。由于機械安裝，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)進行的標準試驗A/8.3/90中，試驗齒輪類型A在每個負載水平下以圓周速度v=8.3m/s運行21700轉(zhuǎn)，這對應(yīng)于大約15分鐘。載荷在1至12級的水平上增加，直到在一個水平上達到磨損的損傷標準，或者直到負載水平12測試沒有損傷。齒輪類型A設(shè)計為磨損臨界，在小齒輪的區(qū)域中出現(xiàn)高的壓力和高的滑動速度。變速箱在浸入式潤滑下使用約1.3升潤滑劑運行。從負載5級開始，初始油溫為90℃，并保持不受控制。在上述負載級別中，初始油溫可上升到130℃以上。在負載1到4級測試中，測試開始時油溫可低于90℃。

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

　　標準測試通常允許對ATF(自動變速器潤滑油)和蝸輪齒輪油進行區(qū)分測試。對于典型的工業(yè)和手動齒輪油，結(jié)果高于對于軸齒輪油，結(jié)果明顯高于最高標準化功率級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，可以看出標準測試A/8，3/90所涵蓋的相對較小的范圍。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)置較高的磨損風險。如果在標準測試A/8，3/90中對油進行損傷強度等級，則通過不同的方法來確定不同的磨損強度等級，實驗是根據(jù)損害程度的變化進行的排序，參看表02。

圖2

　　測試方法A10/16.6R/90和SAl0/16.6R/90提供了更嚴格的測試條件。與標準測試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險，“雙圓周速度”的修正，磨損風險增加，以及“驅(qū)動輪”的修正，嚙合開始的臨界區(qū)域與高滑動速度重合。

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嚴格的條件。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測試程序的詳細說明，請參閱FVA信息表243/2。

　　選擇適當?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，在標準測試A/8.3/90中，油品號GL3(CLP)均顯示為14損傷強度等級，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A10/16.6R/90中，油品號 GL3和GL4的損傷行為可以區(qū)分，在跳躍試驗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級測試通常是唯一的測試方法。在這些應(yīng)用中，通常仍然對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)的研究地點以及其他機構(gòu)中，用這種不同生產(chǎn)批次的潤滑劑進行了大量的A10/16，6R/90磨損試驗。在最近的過去，用這種不同生產(chǎn)批次的潤滑劑進行了大量的磨損試驗。

圖4

　　測試結(jié)果有很大的波動。 結(jié)果范圍從負載級5的故障到負載級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)批次對測試結(jié)果有影響的明確趨勢。因此，所確定的損傷負載之間的差值為5個等級，這對結(jié)果的可靠利用以及因此對這種潤滑劑的測試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的可能原因。 良好的磨合可以對可傳遞的扭矩產(chǎn)生高達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，其可以在負載等級5至負載等級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)在負載等級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)在負載等級11中的失效。

圖5

　　在有和沒有添加劑的情況下進行了測試，根據(jù)FZG/Michaelis[13]的實驗結(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致的，則會產(chǎn)生磨損能力的適度下降，粗糙度也會增加，在測試過程中自動給出負載。如果齒面直接在預(yù)期的負載中加載，而不經(jīng)過先前的載荷等級，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)的研究地點用這種潤滑劑進行了四次接觸試驗(A/8.3/90)。與之前進行的測試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)動小齒輪”的負載狀態(tài)，這提供了較少的壓力。用于此目的的潤滑劑來自兩個生產(chǎn)批次見表02。 所執(zhí)行的四個測試中的一個在負載等級12之后由于達到損傷標準而終止。另外三個測試結(jié)果顯示損傷力水平高于根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05定義的最高負載水平12，參見圖05。雖然可以假定，在進行的測試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)生可復制的磨損損傷，在齒輪和齒輪結(jié)構(gòu)的研究地點進行了兩個磨損試驗A/16.6/90，作為進一步的步驟。與之前進行的測試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。在另一個研究所進行了兩項FRES試驗A/16.6/90。用于測試A/16.6/90的潤滑劑來自與先前進行的兩個測試A/8.3/90的潤滑劑相同的生產(chǎn)批次。所進行的四個測試中的一個在強度等級11之后結(jié)束，因為達到了規(guī)定的損傷標準。另一項測試顯示了12級損傷載荷，比較圖06，其余兩項測試再次確定了高于根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05標準定義的最高12級力載荷12的損傷力級。在此，對于所考慮的潤滑劑而言，因此也存在過高的損傷力等級VII，以便能夠在足夠的資料中在點蝕方面進行區(qū)分。

圖6

　　因此，在進一步的程序中，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是測試條件的進一步加深，也參見表02。在齒輪和齒輪箱設(shè)計研究中心，共進行了五次試驗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11。其余四次測試均顯示為10級損傷載荷。此外，在另外三個研究所進行了七次A10/16.6/90測試。這些測試中的一個在等級載荷9之后由于達到的損傷標準而結(jié)束。在進一步的測試中，在此也一致地確定了損傷載荷等級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]給出的兩個等級的可比性之內(nèi)。此外，在研究所進行的測試系列中，給出了根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05[5]給出的載荷力的重復性。此外，測試方法A10/16.6/90基于存在的損傷力級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。

　　強度值的測定

　　根據(jù)齒輪磨損試驗的結(jié)果，可以推導出潤滑劑的磨損損傷形式的“強度值”。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準或根據(jù)DIN 3990或根據(jù)DIN 3991中規(guī)定的錐齒輪承載能力標準中規(guī)定的最大接觸溫度計算方法進行。在此基本上將相應(yīng)的方法應(yīng)用于在點蝕時的測試條件，并且將由此計算的溫度定義為點蝕極限溫度。在圓柱齒輪的計算中使用的摩擦系數(shù)與錐齒輪的計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號的測試方法確定。

　　A/8,3/90標準

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

　　修正試驗A/16.6/90，圓周速度v=16.6m/s;

　　A10/16,6R/90標準

　　修正試驗A10/16.6/90，不反轉(zhuǎn)驅(qū)動方向：

　　在沒有驅(qū)動方向反轉(zhuǎn)的情況下，用于確定改進的階梯試驗的磨損溫度的公式關(guān)系基于具有驅(qū)動方向反轉(zhuǎn)的改進的階梯試驗A10/16.6R/90的公式關(guān)系，其中驅(qū)動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A10/16.6R/90在確定積分溫度時被考慮。如果車輪是驅(qū)動輪，則通過因子x=0.6在分母中考慮驅(qū)動方向的影響。因此，因子x的倒數(shù)被用于確定在沒有驅(qū)動方向反轉(zhuǎn)的情況下的A10/16.6/90的積分溫度。

圖8

　　因此，計算出的接觸溫度可以作為強度值用于計算實際傳動裝置的接觸承載能力。此外，對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的函數(shù)的近似計算的點蝕溫度。、

　　結(jié)論

　　齒輪和滾動軸承中經(jīng)常相反要求的摩擦特性，提出了特殊的要求。 對于本文中考慮的潤滑劑，A10/16.6R/90級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行了許多A10/16.6R/90試驗。在這種情況下，測試結(jié)果存在強烈的波動，這對結(jié)果的可靠可用性以及因此對這種潤滑測試A10/16.6R/90提出了質(zhì)疑。因此，對所考慮的潤滑劑進行了系統(tǒng)的實驗研究，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給出的兩個載荷水平的可比性之內(nèi)。此外，在一個研究所進行的測試系列中，根據(jù)DIN ISO 14635-1:20 06-05[5]給出了一個載荷等級的重復性。這些陳述通過在最近的時間里利用另一種用于雙離合變速器應(yīng)用的變速器油進行的試驗得到證實。此外，測試方法A10/16.6/90基于針對所考慮的潤滑劑存在的損傷力級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，對于該測試程序，建立了公式關(guān)系，用于計算接觸溫度。 因此，計算出的接觸溫度可以作為強度值用于實際傳動裝置的接觸承載能力的計算。