[发明专利]一种多材料复合自润滑齿轮

说明书

本发明公开了一种多材料复合自润滑齿轮，包括齿轮基体、过渡基体及自润滑涂层，其中齿轮基体采用高强度及高韧性金属材料，过渡基体采用高合金钢材料，自润滑涂层采用金属基固体自润滑材料，并利用3D打印技术，在齿轮基体表面堆积一层高合金刚，运用激光熔覆或磁控溅射等先进技术将固体润滑材料涂覆于最外层，实现齿面自润滑功能。相比于传统齿轮，本发明的一种多材料复合自润滑齿轮具有更好的润滑特性、减摩性，耐磨性与抗冲击性，在传动过程中润滑性能优异、接触承载能力强，可满足无油、乏油等极端工况的应用要求，因此适用于高速重载、高真空、宽温域工况下的齿轮传动领域。

技术领域

本发明涉及齿轮领域，为一种多材料复合自润滑齿轮

背景技术

润滑对齿轮传动的正常运转和使用寿命起到决定作用。润滑剂在齿轮传动中起到的润滑、冷却等各种功效，保证了齿轮在一定的工作温度下正常的运转，并延长了齿轮的使用寿命。目前齿轮的润滑方式主要分为润滑脂润滑，润滑油润滑和固体润滑。润滑脂润滑是将润滑脂填充在机壳中，仅适用于切向速度在4.5m/s以下的齿轮副。润滑油润滑是使用最为广泛的齿轮润滑形式，又分为无压润滑和压力润滑。固体润滑是将石墨、二硫化钼等带有润滑特性的固体材料细粉末涂敷、喷射或搅动撒在齿轮啮合处，或是将这些材料与润滑脂、润滑油混合搅匀使用。

当前的齿轮润滑方式都有一定的局限性。润滑脂润滑仅适用转速较低的齿轮润滑；润滑油润滑，需要油箱，油箱重量大，一旦油箱出现泄露，润滑油就会失去，导致减速器损坏，且污染环境；例如，在太空中，处于失重状态，润滑油润滑就会失去作用；一旦直升机减速器润滑系统出现故障，其传动系统将处于无润滑油工作状态，使减速器在短时间内破坏，造成灾难性的后果。许多国家均对直升机减速器有30～60min的干运转能力要求。由于自润滑材料耐高温，耐磨，自润滑齿轮可以显著地提高减速器的干运转能力。

自润滑材料是依靠材料本身或其转移膜的低剪切特性而具有优良的抗磨和减磨作用。由于经济、生态以及技术上的原因，自润滑材料在齿轮上的应用是目前的发展趋势。采用这种技术后，齿轮将无需油脂润滑，在性能上极大地突破了传统材料的使用极限，为解决航空航天机械急需解决的超低温、超高真空、强辐射、高速、高负载、特殊介质等典型特殊工况条件下的摩擦磨损问题提供了强有力的技术支持，为提高军工机械稳定性奠定了重要基础。

当前，普通齿轮一般采用单一材料制成，再进行热处理，以改善机械性能。齿轮的机械性能一般要求具有较高韧性，较高强度，较高耐磨性等。然而，采用一种材料制成的齿轮要满足上述性能要求，具有较高的难度。此外，齿轮在传动过程中为了减少磨损，要加各种润滑油润滑脂，造成一定的环境污染，并且减摩效果不是特别理想，使用场合也具有一定的局限性。

实用新型发明“一种新型自润滑齿轮”(201720219452.8)采用三层夹层结构，本发明在结构上与其相似(本发明的权利要求书对于与此专利相似之处没有涉及)，但发明中第二层和第三层的材料和加工方法与此发明不同，如第二层和第三层采用了高合金刚材料和金属基固体自润滑材料，并运用了3D打印，离子喷涂，激光涂覆等先进加工技术。因此，本发明各层的材料布局更合理，能获得更好力学性能的齿轮；同时最外层的金属基自润滑材料耐磨性更好，寿命更高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种多材料复合自润滑齿轮，其特点在于应用固体自润滑材料，通过在齿面上涂覆自润滑涂层，基于传动过程中的碰撞和摩擦等温升作用，使得齿轮自润滑涂层具有自润滑特性，满足无油、乏油等极端工况的应用要求；同时采用夹层式结构设计，有利于充分发挥每种材料的特性，符合齿轮“里韧外硬”的设计准则，适用于高速重载、高真空、宽温域工况下的齿轮传动领域。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：