一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂、齿面研磨剂及制备与应用制造技术

发明专利技术属于材料摩擦与润滑技术领域，具体涉及一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂、齿面研磨剂及制备与应用。所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂包含纳米级二氧化钛、氧化锆、氮化铝、铜单质、三氟化铈、二硫化钼和氧化铅，本发明专利技术还提供了一种含有上述纳米研磨剂的齿面研磨剂，该齿面研磨剂不仅可以降低摩擦副的启动磨损及边界润滑状态下的硬摩擦，还对齿轮啮合面上的凹坑或凸起进行机械微修复和抛光，使齿轮等摩擦副表面更加光整，可在较短时间内有效改善齿轮摩擦副表面微观形貌，提高传动副接触面的平整度，有效降低齿轮振动，达到传动降振，运行更加平稳的目的，适用于多数金属摩擦副表面微观缺陷修正，降低机械因运动副表面微观形貌缺陷引起的振动。

Nano abrasives and tooth surface abrasives for reducing gear vibration and their preparation and Application

The invention belongs to the technical field of material friction and lubrication, in particular to a nano-abrasive agent, a tooth surface abrasive agent and preparation and application which can reduce gear vibration. The nano-grinding agent for reducing gear vibration comprises nano-sized titanium dioxide, zirconia, aluminum nitride, copper elementary material, cerium trifluoride, molybdenum disulfide and lead oxide. The invention also provides a tooth surface grinding agent containing the nano-grinding agent, which can not only reduce the start-up wear and edge of the friction pair. Hard friction under boundary lubrication condition can also repair and polish the pits or protrusions on the meshing surface of gears by mechanical micro-repairing and polishing, so that the surface of friction pairs such as gears can be smoothed, the surface micro-morphology of the friction pairs can be effectively improved in a relatively short time, the smoothness of the contact surface of transmission pairs can be improved, the vibration of gears can be effectively reduced and the transmission can be achieved. For the purpose of reducing vibration and running more smoothly, it can be used to correct the surface micro-defects of most metal friction pairs and reduce the vibration caused by the surface micro-morphological defects of the moving pairs.

【技术实现步骤摘要】
一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂、齿面研磨剂及制备与应用
专利技术属于材料摩擦与润滑
，具体涉及一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂、齿面研磨剂及制备与应用。
技术介绍
在国内外工业发展中，振动是影响机械使用寿命的重要因素之一。由于机械加工制造的精度有限，很多齿轮厂生产的高精度、低振动传动齿轮的达标率较低，加之齿轮在装配、调试、磨合等方面引起的误差不可绝对的避免，导致齿轮传动过程齿面磨损严重，振动噪声剧烈。对单个齿轮进行后期高精度研磨、修形等精加工方式来改善齿轮传动过程中的振动所能达到的效果有限，因此降低齿轮传动过程中的振动已成为提高齿轮传动效率和寿命的研究焦点之一。随着纳米技术的发展，纳米材料添加剂在摩擦与润滑方面被研究应用的越来越多，如公布号为CN105331424A含有纳米颗粒的锂基润滑脂及其制备方法；公布号为CN101709243A含纳米金刚石的润滑脂等专利，其目的在于提供一种有效的润滑油(脂)纳米级添加剂，通过纳米添加剂在摩擦副中的作用来改善摩擦副运行状况，改变润滑油(脂)的润滑特性。因为一般的纳米添加剂润滑油(脂)在工件运行过程中纳米粒子始终存在于运动副之间，在工件运行后期可能加剧摩擦磨损，因此本专利技术专利旨在提供一种纳米研磨剂，此研磨方式仅限于前期跑合阶段，且纳米添加剂的种类较多、各组分比例较高。通过前期高浓度的纳米添加剂在工件表面的研磨，对齿轮齿面完成进一步的精加工，提高表面质量，降低齿轮正常运行过程中的振动，进而提高齿轮寿命。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足和缺点，本专利技术的首要目的在于提供一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂。本专利技术的另一目的在于提供上述可降低齿轮振动的纳米研磨剂的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供一种可降低齿轮振动的齿面研磨剂，该齿面研磨剂包含上述纳米研磨剂。本专利技术的第四个目的在于提供上述可降低齿轮振动的纳米研磨剂和齿面研磨剂的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂，包含如下按质量份计的组分：所述的二氧化钛、氧化锆、氮化铝、铜单质、三氟化铈、二硫化钼和氧化铅的粒径优选为20～60nm；所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂，优选还包含如下按质量份计的组分：所述的分散剂优选为硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶和脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种，分散剂分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，可均一分散那些难于溶解于液体的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚；所述的抗氧化腐蚀剂优选为二烷基二硫代磷酸酚锌盐、对苯二酚、二叔丁基对甲酚等中的至少一种，抗氧化腐蚀剂能提高油品及研磨表面的抗氧化、抗腐蚀性能，在研磨表面上形成化学膜，不仅可使金属表面免受腐蚀，同时还具有在高速运转条件下抗擦伤、抗磨损的性能；所述的稳定剂优选为铅盐、金属皂、有机锡、有机锑、有机稀土、蓖麻油衍生物和聚乙烯蜡中的至少一种，稳定剂能增加研磨剂混合物的稳定性能，减慢反应，保持化学平衡，降低表面张力，防止光、热分解或氧化分解等作用；所述的极压抗磨剂优选为硫化异丁烯、二苄基二硫化物等、磷化物(例如：磷酸三甲酚酯、磷酸酯胺盐)中的至少一种，极压抗磨剂用以防止在边界润滑与极压状态(高负荷状况)下，金属表面之间的磨损与擦伤；所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂的制备方法，包含如下步骤：将上述可降低齿轮振动的纳米研磨剂的各组分混合均匀，得到可降低齿轮振动的纳米研磨剂；一种可降低齿轮振动的齿面研磨剂，包含上述可降低齿轮振动的纳米研磨剂和基础润滑油(脂)；所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂和基础油(脂)的质量比优选为1:10；所述的基础润滑油(脂)优选为壳牌HD220、HD320、RL150、RL460和锂基润滑脂中的至少一种，基础润滑油(脂)作为纳米级磨料的载体，可以均匀分散纳米磨料，形成稳定胶体；所述的可降低齿轮振动的齿面研磨剂的制备方法，包含如下步骤：将上述可降低齿轮振动的纳米研磨剂加入基础润滑油(脂)中，分散均匀，得到可降低齿轮振动的齿面研磨剂；所述的分散均匀的方式优选为利用超声波或者机械搅拌等方式分散均匀；所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂和齿面研磨剂在降低摩擦副振动的微观精加工领域中的应用；一种齿轮研磨的方法，包含如下步骤：将可降低齿轮振动的齿面研磨剂注入齿轮啮合面，先低转速进行阶段性磨合，之后再中高转速进行齿轮跑合，最后对齿轮啮合面进行清洗；所述的注入的方式可以选择齿轮常用的润滑油施加方式进行齿面研磨剂的施加，可采用油浴式、喷雾式、离心式、涂抹等方法，目的是让齿面上的齿面研磨剂分散均匀；所述的阶段性磨合的条件优选为：齿轮的转速小于100r/min，磨合时间为10～15min，先低转速进行阶段性磨合，目的为了防止磨粒在高转速下划伤齿面；所述的齿轮跑合的条件优选为：齿轮的转速大于300r/min，跑合时间为20～30min；所述的清洗的具体方式优选为：用基础润滑油或清洗剂对齿轮啮合面进行清洗；所述的基础润滑油优选为壳牌HD220、HD320、RL150和RL460中的一种；所述的清洁剂优选为酒精、丙酮和乙醚中的一种；本专利技术的原理：本专利技术提供的可降低齿轮振动的齿面研磨剂，包含不同理化特性及份量的纳米级二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氮化铝(AlN)、铜单质(Cu)、三氟化铈(CeF3)、二硫化钼(MOS2)、氧化铅(PbO)粉末、基础润滑油(脂)等，其中纳米二硫化钼、氮化铝和氧化铅为自润滑相，在研磨过程中，对齿轮摩擦副表面进行自润滑；其余几种纳米材料为硬质相，主要完成齿面的研磨过程。将上述纳米材料与基础润滑油脂组成的复合研磨剂注入齿轮啮合面，先低转速进行阶段性研磨，目的为了防止磨粒在高转速下划伤齿面；之后再进行中高速的齿轮跑合，进行齿面稳定阶段的研磨；当齿轮达到研磨要求后，用普通润滑油或者清洁剂对啮合齿面的纳米材料进行清洗，清除齿面残留纳米研磨剂，保证齿轮在以后工作中运动平稳，且不受研磨剂的影响。在工件表面精加工方面，本专利技术提供的可降低齿轮振动的齿面研磨剂可在齿轮等摩擦副表面形成的“纳米滚珠”结构，可以有效改变摩擦副的摩擦状态，变滑动为滚动。这种“微轴承”结构不仅可以降低摩擦副的启动磨损及边界润滑状态下的硬摩擦，还对齿轮啮合面上的凹坑或凸起进行机械微修复和抛光，使齿轮等摩擦副表面更加光整，达到传动降振，运行更加平稳的目的；同时数亿计的纳米研磨剂粒子在基础油(脂)中稳定存在，使得研磨剂和基础润滑油形成的复合油膜强度大大增强。数据表明，通过该研磨剂磨合过的齿轮可以使齿轮运转的振动噪声降低10％左右。本专利技术提供的可降低齿轮振动的齿面研磨剂及研磨方法利用了纳米微粒材料在摩擦学中所表现的物理-化学性能将机械研磨与化学反应有效结合在一起，从而在较短时间内有效改善齿轮摩擦副表面微观形貌，提高传动副接触面的平整度，有效降低齿轮振动。本专利技术以斜齿圆柱齿轮为对象进行试验说明，但并不限于齿轮传动，适用于多数金属摩擦副表面微观缺陷修正，降低机械因运动副表面微观形貌缺陷引起的振动。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)本专利技术提供的降低齿轮振动的齿面研磨剂采用纳米级组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂，其特征在于包含如下按质量份计的组分：

【技术特征摘要】
1.一种可降低齿轮振动的纳米研磨剂，其特征在于包含如下按质量份计的组分：所述的二氧化钛、氧化锆、氮化铝、铜单质、三氟化铈、二硫化钼和氧化铅的粒径为20～60nm。2.根据权利要求1所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂，其特征在于还包含如下按质量份计的组分：3.根据权利要求2所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂，其特征在于：所述的分散剂为硅酸盐类、碱金属磷酸盐类、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶和脂肪酸聚乙二醇酯中的至少一种。4.根据权利要求2所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂，其特征在于：所述的抗氧化腐蚀剂为二烷基二硫代磷酸酚锌盐、对苯二酚和二叔丁基对甲酚中的至少一种。5.根据权利要求2所述的可降低齿轮振动的纳米研磨剂，其特征在于：所述的稳定剂为铅盐、金属皂、有机锡、有机锑、有机稀土、蓖麻油衍生物和聚乙烯蜡...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐恺，程旭东，徐爱军，苟晓玲，张艳玲，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41