歯車の潤滑www.tool-tool.com

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歯車の潤滑の目的は、主に二つあります。それは、

1.
歯面間のすべりを良くすること。
つまり、動摩擦係数μの値を小さくすることです。

2.
歯面間にておこる、ころがり摩擦及びすべり摩擦損失による温度上昇をおさえること。
つまり、歯車を冷却することです。

この2つを満足できるように、歯車の潤滑法と、潤滑油の種類を選定し、歯車の潤滑故障を防がなければなりません。

歯車の潤滑法を大別すると次の3つに分類できます。

(1)　グリース潤滑法
(2)　はねかけ潤滑法（油浴式）
(3)　強制潤滑法（循環給油方式）

これらは、歯車の使用条件によって適当に選定する必要があります。選定の基準となるのは、主に歯車の周速度(m/s)及び回転数(min^-1)です。
上の潤滑法をこの周速度の高低で分類すると、低速ではグリース潤滑法、中速でははねかけ潤滑法、高速では強制潤滑法を使用するのが一般的です。しかし、これはあくまでも目安であって、たとえばかなりの周速度の範囲まで、メンテナンスなどの理由により、グリース潤滑法を使用することもあります。
表7.1には、この3つの潤滑法による周速度範囲の目安を示します。

表7.1- 平歯車及びかさ歯車の周速度範囲(m/s)

表7.1- ウォームギヤのすべり速度範囲

次にこの3つの潤滑法について、簡単に説明します。

(1)グリース潤滑法
このグリース潤滑法は、開放歯車及び密閉歯車において、その周速度が比較的に低速である場合に使われます。
グリース潤滑法において注意しなければならない問題点はいろいろありますが、ここには3つ示します。

◎
適切なちょう度のグリースを選定する。
特に、密閉歯車においては、グリースが有効に働くように、流動性のよいものが適しています。

◎
高負荷、連続運転には不向きです。
グリースには油ほどの冷却効果はありませんから、高負荷、連続運転に使用した場合、温度上昇が問題になることがあります。

◎
適量のグリースを使う。
グリースは少なすぎれば、潤滑効果は期待できません。 反対に、密閉歯車において、封入するグリースが多すぎると、かくはん損失が大きくなります。

(2)はねかけ潤滑法（油浴式）
このはねかけ潤滑法は、歯車箱にためた潤滑油を、歯車の回転によりはね飛ばして、 その油によって歯車とか軸受を潤滑する方法です。 低速でこのはねかけ潤滑法を使う場合は、周速度3m/s以上であることが望ましいです。
はねかけ潤滑法（油浴式）において、注意しなければならない問題点はいろいろありますが、 ここでは油面の高さと歯車箱の限界温度について説明します。

油面の高さ
使用する油の量は、多すぎればかくはん損失が大きくなります。 少なすぎれば、潤滑効果や冷却効果は期待できません。 表7.2には、適切な油面高さの目安を示します。

油面の高さは、運転を始めると、静止していた時よりも下がります。 この差が大きいときは、静止時の油面を高めにしておくか、 オイルパンなどを付けるなどの対策が必要です。

表7.2 適切な油面高さ

ここに h = 全歯たけ、b = 歯幅、d k 2 = ウォームホイールのピッチ円直径、
d k 1 = ウォームのピッチ円直径

歯車箱の限界温度
歯車箱の温度は、歯車や軸受の摩擦損失や潤滑油のかくはん損失によって、上昇します。 これによって種々の悪影響が出てきます。たとえば、

● 潤滑油の粘度低下
● 潤滑油の劣化
● 歯車箱、歯車、軸などの変形
● バックラッシの減少

最近は技術の進歩によって、高性能な潤滑油が多く出てきましたから、 かなり高温まで使用可能となっていますが、目安として80℃～90℃くらいが限界温度です。
この限界温度を超えるようであれば、歯車箱の放熱性をよくするためにフィンを付けたり、 軸にファンを付けて送風、冷却することが必要です。

(3)強制潤滑法
この強制潤滑法は、ポンプによりかみあい部へ潤滑油を給油する方法で、 給油の方法により滴下式、噴射式、噴霧式の3つに分類します。
次に、この3つの方法について簡単に説明します。

○
滴下式
これは、パイプにより潤滑油をかみあい部へそそぐ方法です。

○
噴射式
これは、ノズルにより潤滑油をかみあい部へ噴射する方法です。

○
噴霧式
これは、圧縮空気により霧状にした潤滑油をかみあい部へ噴霧する方法です。 この方法は特に高速の場合に用います。

この強制潤滑法は、油タンク、ポンプ、フィルタ、配管、その他一連のいろいろな装置が必要ですから、 特殊な高速、大型歯車装置に使われます。
この方法によれば、フィルタでろ過し、クーラで冷やした、 適正粘度の潤滑油をかみあい部へ適量だけ送ることができますから、 これは歯車の潤滑方法としては最良の方法です。

歯車が動力を効率よく伝達し続けるには、かみあい歯面に安定した潤滑油膜が形成されて、 金属接触をおこさないことが必要です。 このような目的のために使用される潤滑油に要求される特性を、表7.3に示します。

表7.3 潤滑油に要求される特性

番号
特性
内容説明

1
適正な粘度
潤滑油は、歯車が運転される速度及び温度において適正な粘度を保ち、油膜を形成することが必要です。

2
極圧性
(抗溶着性)
潤滑油は、高い荷重を受けてすべる歯面において、焼付融着、スコーリングなど損傷を防ぐ性質が必要です。

3
酸化・熱

安定性

潤滑油は、長期間使用していると、高温とか湿気などにより酸化しますから、これに対しては高い安定性が必要です。

4
水分離性
潤滑油には、運転・休止などによる温度変化によって水蒸気が凝結して水が混入しますから、これを沈澱分離する性質が必要です。

5
消泡性
潤滑油は、歯車の回転によりかくはんされて泡立つと油膜の形成が悪くなりますから、優れた消泡性が必要です。

6
防食防錆性
潤滑油の中に、錆などが混入すると、これにより歯面が摩耗したり、潤滑油の酸化を早めますから、この性質が必要です。

(1)潤滑油の粘度
潤滑油の選定において、最も重要なのは、適正粘度の潤滑油を選ぶことです。 この粘度については、JIS K 2001工業用潤滑油粘度分類に規定されている、 工業用潤滑油ISO粘度グレードを表7.4に示します。

表7.4 工業用潤滑油ISO粘度グレード (JIS K2001)

ISO
粘度グレード
中心値の動粘度
10^-6m²/s（cSt）
（40℃）
動粘度範囲
10^-6m²/s（cSt）
（40℃）

ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
ISO VG
2
3
5
7
10
15
22
32
46
68
100
150
220
320
460
680
1000
1500

2
3
4
6
10
15
22
32
46
68
100
150
220
320
460
680
1000
1500
.2
.2
.6
.8

1
2
4
6
9
13
19
28
41
61
90
135
198
288
414
612
900
1350
.98
.88
.14
.12
.00
.5
.8
.8
.4
.2
.0
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上
以上　
2
3
5
7
11
16
24
35
50
74
110
165
242
352
506
748
1100
1650
.42　
.52
.06
.48
.0
.5
.2
.2
.6
.8
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下
以下

このほかにJIS以外の粘度分類として、表7.5には、AGMAの粘度分類とそれに対応するISO粘度グレードを示します。

表7.5 AGMA粘度分類

AGMA No.
ISO粘度
グレード

R&O型ギヤ油
EP型ギヤ油

1
2
3
4
5
6

7
8
7comp
8comp
8 A comp

9

2 EP
3 EP
4 EP
5 EP
6 EP
7 EP
8 EP
9 EP
VG 46
VG 68
VG 100
VG 150
VG 220
VG 320
VG 460
VG 680
VG 1000
VG 1500

(2)潤滑油の選定
歯車装置に使用する潤滑油の適正粘度の選定に関しては、各国の規格や、潤滑油メーカーの資料が参考になります。
表7.6には、AGMA 250.03 Lubrication of Industrial Enclosed Gear Drivesに規定されている適油表を示します。

表7.6 AGMAの推せんする潤滑油

歯車の型式、
大きさ
歯車の型式、大きさ
AGMA No.

歯車装置の大きさ mm
周囲の温度℃

-10～16
10～52

平
行
軸
歯
車
装
置
一段減速
中心距離
（低速側）
200まで
200～500
500をこえ
2-3
2-3
3-4
3-4
4-5
4-5

二段減速
200まで
200～500
500をこえ
2-3
3-4
3-4
3-4
4-5
4-5

三段減速
200まで
200～500
500をこえ
2-3
3-4
4-5
3-4
4-5
5-6

遊星歯車装置
歯車箱
外径
400まで
400をこえ
2-3
3-4
3-4
4-5

すぐば、まがり
ばかさ歯車装置
円すい
距離
300まで
300をこえ
2-3
3-4
4-5
5-6

ギヤモータ
2-3
4-5

高速歯車装置
1
2

表7.7には、同じくAGMA250.03に規定されている、ウォームギヤに対する適油表を示します。

表7.7 AGMAの推せんする潤滑油

種
類
中心距離
mm
ウォーム
の回転数
rpm
周囲の温度℃
ウォーム
の回転数
rpm
周囲の温度℃

-10～16
10～52
-10～16
10～52

円
筒
型
≦150
150～300
300～460
460～600
600<
≦700
≦450
≦300
≦250
≦200
7Comp
8Comp
700<
450<
300<
250<
200<
7Comp
8Comp

7Comp

鼓
型
≦150
150～300
300～460
460～600
600<
≦700
≦450
≦300
≦250
≦200
8Comp
8AComp
700<
450<
300<
250<
200<
8Comp

表7.8には、JGMA 405-01円筒ウォームギヤの強さ計算式に示された、潤滑油の適正粘度の参考値を示します。

表7.8 適正粘度の参考値
単位:cSt/37.8℃

運転油温
滑り速度　m/s

運転最高油温
始動時油温
2.5未満
2.5以上
5未満
5以上

0℃以上 10℃未満
-10℃以上0℃未満
110～130
110～130
110～130

0℃以上
110～150
110～150
110～150

10℃以上 30℃未満
0℃以上
200～245
150～200
150～200

30℃以上 55℃未満
0℃以上
350～510
245～350
200～245

55℃以上 80℃未満
0℃以上
510～780
350～510
245～350

80℃以上100℃未満
0℃以上
900～1100
510～780
350～510

潤滑油の用途（平歯車、ウォーム用等）と使用条件（装置の大きさ、周囲温度等）から適正な粘度が選定できましたら各潤滑油のメーカー資料等で銘柄を確定してください。

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