起重机减速器发热怎么校核？热功率与散热条件计算

起重机减速器发热是连续作业时最常见的报警来源，也是选型阶段最容易漏掉的一道校核。齿轮强度算够只说明轮齿不会断：油池温度接近润滑油的氧化上限后，油膜承载能力下降，齿面点蚀与胶合提前出现。下文把功率损失、热功率折算、油温判据与现场处置串成一条链，并用一台 45kW 起升机构减速器代入计算。

减速器发热从哪里来？功率损失分成哪几类

起重机减速器的发热量全部来自功率损失。根据 CN121234520A《一种行星减速机散热系统的设计方法》（中煤科工上海，2025 年申请）的口径，总热功率等于各级轮系损失与密封元件损失之和，分空载与负载两类。

空载损失随转速与浸油深度变化，负载损失随扭矩上升。分开算的意义在于定位：空载损失偏大改油位或油品即可见效，负载损失偏大只能升级冷却方式。

• 齿轮搅油损失：与浸油深度、齿轮外径、齿宽、节圆线速度相关，布置常数取 0.2，粗糙度系数 Rf = 7.93 − 4.648/mt。
• 轴承搅油损失：由轴承空载转矩与转速决定，浸油系数按轴承类型取，依据 ISO/TR 14179 系列。
• 齿轮啮合摩擦损失：齿轮用 20CrMnTi 渗碳淬火、齿面 HRC58~62、磨齿精度6级，随载荷上升。

整机口径可按效率反算：二级取 96%、三级 94%、行星单级 97%~98%，输入功率乘以（1 − η）即为发热量。误差主要来自搅油损失，浸油过深时实测值偏高，可先参考起重机行星减速器与圆柱齿轮减速器的选型对比定系列，再按样本热功率表复核。

热功率校核怎么算？公式与样本折算步骤

起重机减速器热功率校核的判据只有一条：折算后的热功率 P_G 必须大于输出轴功率 P₂。样本表值 P_GA 在特定环境温度与油池平衡温度下编制，ISO/TR 14179-1:2001 的标称条件为最高环境温度 25℃、油池平衡温度 95℃、大型室内空间，其他条件按修正系数折算。

计算分四步：算输出功率、算发热量、按环境温度系数 f₄ 与安装通风系数 f₈ 折算热功率、与输出轴功率比较。以一台 32t 冶金桥式起重机起升机构为例（M7 级，YZR型 45kW、725r/min 电机，QJS 三级减速器 i=50、η=94%，环境 30℃）。

输出轴功率 P₂ = 45×0.94 = 42.3kW；发热量 P_L = 45 − 42.3 = 2.7kW，与 P₂×(1−η)/η = 42.3×0.06/0.94 = 2.7kW 互为校核；自然冷却表值 P_GA = 64.8kW，按样本温度系数表取 f₄ = 0.88、f₈ = 1.0，热功率 P_G = 64.8×0.88×1.0 = 57.02kW，大于 42.3kW，余量 14.72kW，合格。

冷却方式按表中的顺序升级试算，满足判据即停止升级，不必一次配到最高档；表值为某厂 QJS 型样本口径，选型以订货厂样本为准。

散热面积与传热系数怎么确定

散热能力的通式是 P_散 = k·A·Δθ，k 为箱体综合传热系数（对流与辐射合并计入），A 为有效散热面积（箱体外表面，贴合基础与安装面不计），Δθ 为箱体表面与空气的温差。ISO/TR 14179-2:2001 按这一平衡关系计算：辐射按 Stefan-Boltzmann 定律，对流区分自然与强制对流，系数来自 FVA 实测。

现场不必自己取 k。样本表值 P_GA 已把 k、A 与允许油温折算成可比功率；只有改箱体（加散热筋、包水套）或做非标箱体时才需自算。

采用循环油润滑时，油量按热平衡估算：q_vo = P_L×60/(ρ_o·c_po·ΔT_o)，式中 P_L 为发热量，ρ_o 取 880kg/m³、c_po 取 2000J/(kg·K)，ΔT_o 按 25~60℃ 取值。代入 2700W、ΔT_o = 30℃ 得 q_vo = 2700×60/(880×2000×30) = 3.07L/min，外循环按 4~5min 折算约 15L。油品按 GB 5903-2011《工业闭式齿轮油》选型，粘度对照可参考冶金起重机减速器润滑油选型。

油温与温升判据：多少度算超标

油池平衡温度按 ISO/TR 14179-1:2001 取 95℃，这是矿物油在标称条件下的上限，长期超温会加速氧化、生成油泥并降低油膜厚度。出厂试验用温升控制：空载正反运转 1~2h 后加载至油温平衡，油池温升不超过 35℃、轴承温升不超过 40℃，方法按 JB/T 5558-2015，噪声与振动按 GB/T 6404.2-2005 测定。

现场测温要分清三个位置：油池温度是判据的直接来源；箱体表面温度受箱壁厚度与通风影响，一般低于油池温度，只能作趋势判断；轴承位温度通常高于油池。表面温度持续上升时应停机从油标取样复核，不要用表面温度替代油温，异常温升与异响常同时出现，排查顺序可参考起重机起升机构齿轮箱异响怎么诊断。

油品与粘度联动：按 GB 5903-2011 选 L-CKC 或 L-CKD，接触应力高的场合用 L-CKD；圆周速度低于 2.5m/s 或环境 35~50℃ 选 320 号粘度等级，高于 2.5m/s 或循环润滑选 220 号。首次换油按 200h，之后每 3 个月一次，高温车间应缩短。

实例：42℃车间起升机构减速器过热怎么处置

某钢厂料场 MG 型门式起重机起升机构（M6 级，日均 300 次），配 QJS 三级减速器 i=63、η=94%，YZR型 37kW、725r/min 电机。2024 年 8 月检修实测：油池温度 91℃，箱体表面 76℃，轴承位 94℃，剖分面有轻微渗油。

核算过程：P₂ = 37×0.94 = 34.78kW；发热量 P_L = 37×0.06 = 2.22kW；该型号 30℃ 条件下自然冷却表值 P_GA = 52kW，环境 42℃ 按样本温度系数表取 f₄ = 0.75、f₈ = 1.0，热功率 P_G = 52×0.75×1.0 = 39kW，比 30℃ 工况降低 25%。39kW 仍大于 34.78kW，机械口径判断为通过，但余量只剩 12%，油池温度已逼近 95℃ 上限。

根因不在减速器本身：该机构工作级别由原设计的 M5 提到 M6，日均动作次数从约 180 次增到 300 次，通电持续率上升，热平衡温度整体抬高，散热条件未同步改造。按 JB/T 8905.1-1999《起重机用三支点减速器》的使用条件核对后，处置分四步：加装轴流风扇改风冷；油品由 L-CKC220 改用 L-CKD220，换油周期缩到 2 个月；油位下调至油标中线；加装油温监测点，85℃ 报警。

改造后 90 天复测：油池温度 72℃，较改造前的 91℃ 下降 21%，箱体表面 63℃，渗油消失。改造前已出现的齿面凹坑属于收敛性初期点蚀，按起重机减速器齿轮点蚀到什么程度必须更换的口径继续监控，没有立即更换齿轮副。

常见错误做法与适用范围

错误一，只按机械强度选型。机械强度保证不断齿，油温超限则先破坏油膜，粘度下降后接触区进入边界润滑，点蚀与胶合比比疲劳寿命提前，现场表现是运行半年到一年就要换齿轮。正确做法是查功率表时同步核对热功率一栏，先满足 P_G 大于 P₂ 再定型号。

错误二，用多加润滑油的办法降温。浸油深度增加会放大搅油损失，转速越高越明显，结果是油加多了、箱体更热。正确做法是把油位控制在油标中线附近，齿轮浸油 2~3 个全齿高。

适用与边界条件：环境温度不能按样本标称条件直接取，冶金、铸造车间夏季常年 40~45℃，须按月份最高温度取值。本文口径适用于闭式圆柱齿轮减速器（QD型桥机、MG型门机常用的 QJ、QY、QS 系列）。蜗轮蜗杆减速器效率低、发热占比更大，不适用同一经验判据；行星减速器箱内空间小、浸油深，搅油损失须按 ISO/TR 14179-2:2001 逐项计算。工作级别低、通电持续率在 25% 以内的间歇机构，热功率通常不会成为控制条件，仅作复核；起制动 2~3s 的短时峰值温升不适用平衡温度判据，应按峰值扭矩单独校核。

参考文献：[1] ISO/TR 14179-1:2001 齿轮热容量 第 1 部分；[2] ISO/TR 14179-2:2001 齿轮热容量 第 2 部分；[3] GB/T 3811-2008《起重机设计规范》第 6 章；[4] JB/T 5558-2015《减（增）速器试验方法》。

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