O sistema de transmissão de engrenagem é amplamente utilizado na indústria, nos transportes e nos sectores da energia e a sua eficiência afecta directamente o consumo de energia e o custo de exploração dos equipamentos.A eficiência da transmissão das engrenagens é afectada por muitos factores, tais como atrito de rolamento, perda de cisalhamento do filme de óleo, estado de lubrificação da superfície do dente.Este artigo irá analisar as principais fontes de perda de transmissão de engrenagem e explorar como melhorar a eficiência da transmissão de engrenagem através da otimização da forma do dente e tecnologia de lubrificação.

1Definição da eficiência da transmissão de engrenagens

A eficiência de transmissão das engrenagens refere-se à relação entre a potência de entrada e a potência de saída, expressa pela fórmula:

Entre eles:

n:Eficiência da transmissão da engrenagem é (%)

Pout:potência de saída (W)

Pinhas:potência de entrada interna (W)

Idealmente, a transmissão de engrenagens deve ser livre de perdas, mas na operação real, o processo de transmissão será afetado pelo atrito, pelo cisalhamento do óleo lubrificante e por outros fatores,resultando em perda de energia.

• A principal fonte de perda de transmissão

A perda de transmissão da engrenagem decorre principalmente dos seguintes aspectos:2.1 Perda de atrito no rolamento e deslizamento

Durante a ligação da engrenagem, há rolamento e deslizamento relativo entre a superfície do dente, o que causará perda de atrito.

Material de engrenagem (dureza da superfície, adaptabilidade à lubrificação)

Roughness (mais suave, menos perda de atrito)

Modo de engrenagem (a engrenagem inclinada tem menos atrito deslizante do que a engrenagem reta)

2.2 Perda por cisalhamento do filme de óleo

O óleo lubrificante desempenha um efeito de atrito e resfriamento na transmissão da engrenagem, mas também traz perda de viscosidade de cisalhamento.a película de óleo entre a superfície do dente precisa superar a tensão interna de cisalhamentoOs factores afectados incluem:

Viscosidade do lubrificante (perda de óleo de alta viscosidade, perda de óleo de baixa viscosidade é pequena, mas pode conduzir a lubrificação de limite)

Espessura da película de óleo (espessura adequada reduz o atrito de contacto directo)

Velocidade da superfície da engrenagem (maior a velocidade, maior a perda de cisalhamento)

2.3 Perda de atrito dos rolamentos

No processo de transmissão das engrenagens, o rolamento assume o papel de suporte rotativo, e o atrito entre o corpo de rolamento interno e a graxa produzirá uma certa perda de energia.O atrito dos rolamentos pode ser reduzido:

Rolamentos de baixo atrito (por exemplo, rolamentos de cerâmica, rolamentos de esferas de precisão)

Utilize uma graxa lubrificante de baixa viscosidade para reduzir o atrito do rolamento

2.4 Perda de gás e óleo no interior do equipamento

As engrenagens giratórias de alta velocidade agitam o óleo lubrificante e o ar para formar uma névoa de óleo ou bolhas, fatores que causam perda adicional de dinâmica do fluido.Podem ser tomadas as seguintes medidas para reduzir a perda de agitação:

Otimizar o nível de óleo da caixa de velocidades para evitar que o óleo excessivo impeça o movimento da engrenagem

Utilize lubrificação por névoa de óleo para reduzir o volume do óleo lubrificante em contacto directo com o engrenagem.

3Métodos para melhorar a eficiência da transmissão de engrenagens

3.1 Optimizar a forma do dente para reduzir a perda de atrito

O design da forma do dente de engrenagem tem uma grande influência na eficiência da transmissão.Os métodos de otimização comuns incluem::

Aumentar o ângulo de pressão (como 25 em vez de 20): pode reduzir o atrito deslizante, melhorar a capacidade de suporte usar a forma ute (modificação do perfil): reduzir a interferência superior,Melhorar a eficiência do engate usar processo de moagem de dentes de alta precisão: reduzir a rugosidade da superfície, reduzir o atrito

3.2 Escolher o método de lubrificação adequado

A lubrificação tem uma influência significativa na eficiência da transmissão das engrenagens e os métodos de lubrificação adequados devem ser selecionados em diferentes cenários de aplicação:

✅ Transmissão de engrenagens de alta velocidade (como caixa de engrenagens de trânsito ferroviário): recomenda-se o uso de óleo sintético (óleo de base PAO ou éster), baixa viscosidade, baixa perda de cisalhamento

✅ engrenagens de baixa velocidade sobrecarregadas (como caixa de engrenagens de energia eólica): recomenda-se o uso de óleo lubrificante aditivo de alta tensão extrema, reduzindo o desgaste da superfície do dente

✅ engrenagem de alta temperatura: recomenda-se o uso de revestimento de lubrificação sólida (como MoS 2), melhorar a resistência ao desgaste

3.3 Usar o rolamento de elevada eficiência para reduzir a perda do rolamento

✅ Utilizando rolamentos cerâmicos mistos (rolamentos cerâmicos híbridos), reduzir o atrito de rolamento

✅ otimizar a força de pretensão, reduzir perdas adicionais de atrito

✅ utilizar rolamentos de pressão dinâmicos de fluidos, adequados para sistemas de engrenagens de alta velocidade

3.4 Projetar a estrutura da caixa de velocidades com baixas perdas de mistura

✅ Adotar um sistema de lubrificação de nevoeiro para reduzir a resistência ao óleo

✅ Projetar a estrutura interna da caixa de velocidades racionalizada, reduzir a resistência do vento e a perturbação do óleo

✅ Otimizar o projeto do orifício de ventilação da caixa de velocidades para reduzir a perda de fluxo de ar interno

4. Prática de projeto eficiente da caixa de engrenagens de trânsito ferroviário

No domínio do trânsito ferroviário, a concepção eficiente da caixa de velocidades pode efetivamente reduzir o consumo de energia do comboio e melhorar a economia de operação.

Caixa de engrenagens da UEM de alta velocidade

Aplicação de engrenagens revestidas de baixo atrito para reduzir as perdas de deslizamento

Usar o equipamento de moagem de alta precisão para reduzir o coeficiente de atrito da superfície do dente

Um sistema de lubrificação por pulverização foi utilizado para otimizar a espessura da película de pulverização de óleo

Caixa de engrenagens do metro da cidade

O lubrificante com baixa perda de cisalhamento é selecionado para reduzir a perda de potência

• Adotar a otimização de corte de raiz para melhorar a eficiência do engajamento

A eficiência da transmissão da engrenagem é afetada por muitos fatores, e as principais fontes de perda incluem atrito da superfície dos dentes, cisalhamento do óleo lubrificante, atrito do rolamento e perda de mistura da engrenagem.

Otimizar a forma dos dentes, escolher o modo de lubrificação adequado,A redução do atrito do rolamento e a otimização da estrutura da caixa de velocidades são as principais medidas para melhorar a eficiência da transmissão.

As caixas de engrenagens de transporte ferroviário devem ser concebidas com lubrificação e fabricação de precisão e design estrutural otimizados para reduzir as perdas de energia e melhorar a eficiência global do sistema.