乏油工况下斜齿轮热弹流润滑特性研究
发布时间：2021-08-31 20:10
建立斜齿轮的乏油热弹流润滑模型,并讨论供油量、转速和齿面粗糙度对润滑性能的影响。结果表明:乏油工况下增大入口区供油量,润滑区的膜厚增大而摩擦因数、温升和次表面应力幅值降低;随着供油量增大,乏油润滑特性逐步趋于全膜润滑状态下特性;随着转速升高,润滑膜厚增大但幅度有限,相应温度场增大和次表面应力场增大;齿面粗糙度会使油膜压力出现剧烈的波动,在油膜压力峰位置的次表面会出现应力集中。
【文章来源】：润滑与密封. 2021,46(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
斜齿轮接触几何模型[17]
表1 斜齿轮、润滑油基本参数及工况Table 1 The parameters of helical gear pair, lubricant and working condition 参数 数值 齿数z1/z2 50/75 法向模数mn/mm 2.5 螺旋角β/(°) 25 齿宽B/mm 20 等效弹性模量E′/GPa 227 输入扭矩Tin/(N·m) 400 输入转速n/(r·min-1) 1 500 环境黏度η0/(Pa·s) 0.065 润滑油密度ρ0/(kg·m-3) 870 齿轮材料密度ρ1,2/(kg·m-3) 7 850 润滑油比热容cf/(J·kg-1·K-1) 2 000 齿轮材料比热容c1,2f/(J·kg-1·K-1) 470 润滑油导热系数Kf/(W·m-1·K-1) 0.14 齿轮材料导热系数K1,2/(W·m-1·K-1) 46 黏压系数α/GPa-1 22 黏温系数βT/K-1 0.014 3 环境温度T0/K 373.15 流体特征剪切力τ0/MPa 53 结果与讨论
图3示出了入口区供油膜厚变化对斜齿轮润滑性能的影响。由图3(a)可知，随着供油膜厚增大，最小膜厚增大并逐渐趋于全膜润滑，对应地选择啮合为A、B、C的膜厚随供油膜厚变化如图3(b)所示。图3(c)所示为整个啮合过程中齿面的摩擦因数随着供油膜厚的变化曲线，说明随着供油膜厚增大，摩擦因数减小并趋于稳定，主要是因为供油量在准充分供油和乏油状态下油膜正压力的变化很小，导致摩擦因数变化不大，并逐渐趋近于全膜润滑摩擦因数。当啮合位置θ=0.426 rad时摩擦因数为0,这是因为节点处于接触线中点，两齿面的相对滑动速度为0。图3(d)所示是整个啮合过程中的平均摩擦因数μavg 随着供油膜厚的变化曲线，说明平均摩擦因数先急剧减小后趋于稳定并逐渐趋于全膜润滑解。当供油膜厚达到0.5 μm时平均摩擦因数不再变化，说明齿轮系统已达到充分供油状态。图4示出了供油膜厚变化对斜齿轮啮合齿面及油膜中层温度场的影响。可以看出，在节点位置处温度最低，接近于环境温度373.15 K;随着供油量的增加，温度减小且变化量很小，并逐渐趋于稳定。图4 不同供油膜厚斜齿轮温度分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限长线接触混合润滑特性研究[J]. 刘明勇,刘怀举,朱才朝,王雷. 振动与冲击. 2016(14)
[2]基于MEPE和EHL理论的渐开线斜齿轮啮合特性分析[J]. 苑士华,董辉立,李雪原. 摩擦学学报. 2012(03)
[3]渐开线斜齿轮非稳态弹流润滑数值模拟研究[J]. 王文中,操鸿,胡纪滨. 摩擦学学报. 2011(06)
[4]斜齿轮非稳态等温弹流润滑数值分析[J]. 黄立,胡元中,王文中. 润滑与密封. 2009(07)
[5]航空螺旋锥齿轮乏油润滑过程分析[J]. 王延忠,王涛,周元子. 润滑与密封. 2008(10)
[6]粗糙峰和粗糙谷对直齿圆柱齿轮热弹流润滑的影响[J]. 贺治成,杨萍,王优强. 润滑与密封. 2007(07)
[7]渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析[J]. 王优强,杨沛然,佟景伟,李鸿琦. 机械工程学报. 2004(09)
硕士论文
[1]乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑与胶合失效分析[D]. 贾军.重庆大学 2013
本文编号：3375540
【文章来源】：润滑与密封. 2021,46(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
斜齿轮接触几何模型[17]
表1 斜齿轮、润滑油基本参数及工况Table 1 The parameters of helical gear pair, lubricant and working condition 参数 数值 齿数z1/z2 50/75 法向模数mn/mm 2.5 螺旋角β/(°) 25 齿宽B/mm 20 等效弹性模量E′/GPa 227 输入扭矩Tin/(N·m) 400 输入转速n/(r·min-1) 1 500 环境黏度η0/(Pa·s) 0.065 润滑油密度ρ0/(kg·m-3) 870 齿轮材料密度ρ1,2/(kg·m-3) 7 850 润滑油比热容cf/(J·kg-1·K-1) 2 000 齿轮材料比热容c1,2f/(J·kg-1·K-1) 470 润滑油导热系数Kf/(W·m-1·K-1) 0.14 齿轮材料导热系数K1,2/(W·m-1·K-1) 46 黏压系数α/GPa-1 22 黏温系数βT/K-1 0.014 3 环境温度T0/K 373.15 流体特征剪切力τ0/MPa 53 结果与讨论
图3示出了入口区供油膜厚变化对斜齿轮润滑性能的影响。由图3(a)可知，随着供油膜厚增大，最小膜厚增大并逐渐趋于全膜润滑，对应地选择啮合为A、B、C的膜厚随供油膜厚变化如图3(b)所示。图3(c)所示为整个啮合过程中齿面的摩擦因数随着供油膜厚的变化曲线，说明随着供油膜厚增大，摩擦因数减小并趋于稳定，主要是因为供油量在准充分供油和乏油状态下油膜正压力的变化很小，导致摩擦因数变化不大，并逐渐趋近于全膜润滑摩擦因数。当啮合位置θ=0.426 rad时摩擦因数为0,这是因为节点处于接触线中点，两齿面的相对滑动速度为0。图3(d)所示是整个啮合过程中的平均摩擦因数μavg 随着供油膜厚的变化曲线，说明平均摩擦因数先急剧减小后趋于稳定并逐渐趋于全膜润滑解。当供油膜厚达到0.5 μm时平均摩擦因数不再变化，说明齿轮系统已达到充分供油状态。图4示出了供油膜厚变化对斜齿轮啮合齿面及油膜中层温度场的影响。可以看出，在节点位置处温度最低，接近于环境温度373.15 K;随着供油量的增加，温度减小且变化量很小，并逐渐趋于稳定。图4 不同供油膜厚斜齿轮温度分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限长线接触混合润滑特性研究[J]. 刘明勇,刘怀举,朱才朝,王雷. 振动与冲击. 2016(14)
[2]基于MEPE和EHL理论的渐开线斜齿轮啮合特性分析[J]. 苑士华,董辉立,李雪原. 摩擦学学报. 2012(03)
[3]渐开线斜齿轮非稳态弹流润滑数值模拟研究[J]. 王文中,操鸿,胡纪滨. 摩擦学学报. 2011(06)
[4]斜齿轮非稳态等温弹流润滑数值分析[J]. 黄立,胡元中,王文中. 润滑与密封. 2009(07)
[5]航空螺旋锥齿轮乏油润滑过程分析[J]. 王延忠,王涛,周元子. 润滑与密封. 2008(10)
[6]粗糙峰和粗糙谷对直齿圆柱齿轮热弹流润滑的影响[J]. 贺治成,杨萍,王优强. 润滑与密封. 2007(07)
[7]渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析[J]. 王优强,杨沛然,佟景伟,李鸿琦. 机械工程学报. 2004(09)
硕士论文
[1]乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑与胶合失效分析[D]. 贾军.重庆大学 2013
本文编号：3375540
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