固体颗粒对直齿轮跑合非稳态热弹流润滑的影响研究

发布时间：2017-05-18 01:13

  本文关键词：固体颗粒对直齿轮跑合非稳态热弹流润滑的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮在恶劣环境中工作时,齿轮润滑油很容易被杂质污染,会导致润滑油润滑性能退化,更为严重的则会引起轮齿磨粒磨损造成齿面接触失效。本文研究了固体颗粒形状、粒度、位置和运动状态以及波动载荷对直齿轮跑合非稳态热弹流润滑的影响,引入颗粒流概念,综合考虑了不同类型颗粒流对润滑油流变特性的影响,研究了颗粒流对直齿轮跑合非稳态热弹流润滑的影响。首先,建立了含单个固体颗粒的直齿轮跑合弹流润滑数学模型,颗粒位于接触区入口处,推导出了考虑固体颗粒效应的Reynolds方程,考虑时变效应和热效应,不考虑粗糙度和润滑油流变的影响,对直齿轮跑合热弹流润滑问题进行了研究,主要分析了固体颗粒的形状尺寸和速度对油膜压力、膜厚和油膜温度的影响。其次,同时考虑了固体颗粒和两轮齿的综合表面粗糙度,建立了含有固体颗粒的弹流数学模型,修正了接触区Reynolds方程,考虑了连续波状粗糙度的影响,对跑合过程中直齿轮轮齿啮合区的弹流润滑进行了数值解算,分析了固体颗粒和粗糙度(幅值和波长)对压力、膜厚和温度的影响。然后,分别建立了含有硬质颗粒和软弹性颗粒的接触区弹流模型,基于硬软质颗粒部分假设,计入固体颗粒效应、时变效应和热效应,分别研究了两种类型固体颗粒对直齿轮跑合热弹流润滑的影响,分析了两种类型固体颗粒对油膜压力、膜厚和温度的影响。再者,根据实测表面形貌数值拟合了一表面形貌函数,计入了波动载荷效应,绘制了跑合时的轮齿承载简化载荷谱,考虑了表面粗糙度、时变效应和热效应,对直齿轮跑合进行了微观热弹流润滑研究,分析了载荷波动频率、载荷波动幅值和粗糙度幅值对油膜压力、膜厚和温度的影响。而后,从固液耦合角度建立了含有固体颗粒的接触区弹流模型,修正了Reynolds方程,考虑了润滑油对颗粒拖曳力的影响,考虑了颗粒速度随颗粒运动位置的变化,还考虑了颗粒自旋和热效应的影响,分析了颗粒运动位置变化和自旋对跑合过程中轮齿间油膜压力、膜厚和温度的影响,最后对算例结果进行了比较验证。最后,建立了粉末状颗粒流润滑数学模型,考虑了颗粒流对润滑油流变粘度和密度的定量影响,计入了时变效应和热效应,对直齿轮跑合进行了热弹流润滑研究,分析了不同质量分数的MOS2对油膜压力、膜厚和温度的影响,比较了质量分数为5%的人造金刚石、45钢、石墨和MOS2颗粒对压力、膜厚和温度的影响,最后与已有实验结果进行了比较验证。
【关键词】：直齿轮 固体颗粒 跑合 粗糙度 波动载荷
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH117.2;TH132.41
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 课题背景及意义13-14
• 1.1.1 课题的研究背景13
• 1.1.2 课题的研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 线接触EHL的研究14-16
• 1.2.2 摩擦副跑合的研究16-18
• 1.2.3 有关固体颗粒的研究18-20
• 1.3 课题主要研究内容20-22
• 第2章 固体颗粒对直齿轮跑合瞬态热弹流润滑的影响22-36
• 2.1 数学模型22-24
• 2.1.1 考虑固体颗粒的Reynolds方程的推导22-24
• 2.2 控制方程24-26
• 2.2.1 Reynolds方程24-25
• 2.2.2 膜厚方程25
• 2.2.3 载荷方程25
• 2.2.4 润滑油温度控制方程——能量方程25
• 2.2.5 粘度方程25-26
• 2.2.6 密度方程26
• 2.3 控制方程无量纲化26
• 2.4 数值方法26
• 2.5 结果分析与讨论26-34
• 2.5.1 有无固体颗粒对齿轮润滑的影响28
• 2.5.2 不同速度固体颗粒对齿轮润滑的影响28-29
• 2.5.3 不同形状尺寸颗粒对齿轮润滑的影响29-30
• 2.5.4 颗粒对最小膜厚和最大温度的影响30-31
• 2.5.5 时变对压力和膜厚的影响31-32
• 2.5.6 不同速度的颗粒对温度的影响32-33
• 2.5.7 不同形状颗粒对温度的影响33-34
• 2.6 本章小结34-36
• 第3章 考虑粗糙度和固体颗粒效应的直齿轮跑合瞬态热弹流润滑分析36-44
• 3.1 数学模型36-37
• 3.2 基本方程37
• 3.3 结果分析与讨论37-43
• 3.3.1 粗糙度和固体颗粒对压力和膜厚的影响37-38
• 3.3.2 连续波状粗糙度下颗粒速度对压力和膜厚的影响38-39
• 3.3.3 时变对压力和膜厚的影响39
• 3.3.4 时变效应下粗糙度波长对温度的影响39-41
• 3.3.5 连续波状粗糙度下固体颗粒对最小膜厚和最大温度的影响41-42
• 3.3.6 连续波状粗糙度下固体颗粒速度对温度的影响42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 硬软质固体颗粒对直齿轮热弹流润滑的影响44-52
• 4.1 数学模型44-45
• 4.1.1 含有硬质颗粒(RP>0.5hmin)的润滑模型44-45
• 4.1.2 含有弹性软颗粒的润滑模型45
• 4.2 基本方程45-47
• 4.2.1 Reynolds方程45-46
• 4.2.2 粘度方程46-47
• 4.3 结果分析与讨论47-51
• 4.3.1 摩擦副表面凹陷深度对压力和膜厚的影响47-48
• 4.3.2 摩擦副表面凹陷深度对最小膜厚和最大温度的影响48
• 4.3.3 摩擦副表面凹陷深度对温度的影响48-49
• 4.3.4 软弹性颗粒对最小膜厚和最大温度的影响49-50
• 4.3.5 硬软质颗粒对接触区温度影响的比较50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第5章 波动载荷对直齿轮跑合微观热弹流润滑的影响52-60
• 5.1 表面形貌数学表征52-53
• 5.2 基本方程53-54
• 5.3 结果分析与讨论54-59
• 5.3.1 载荷波动频率对压力、膜厚和最大温度的影响54-55
• 5.3.2 载荷波动频率对瞬态温度的影响55-57
• 5.3.3 载荷波动幅值对压力、膜厚和最大温度的影响57
• 5.3.4 拟合粗糙度幅值A对压力、膜厚和最大温度的影响57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 固液两相流体对直齿轮跑合热弹流润滑的影响60-71
• 6.1 数学模型60-61
• 6.2 基本方程61-62
• 6.3 结果分析与讨论62-69
• 6.3.1 颗粒所在位置对颗粒速度的影响62-63
• 6.3.2 颗粒位置对最小膜厚和最大温度的影响63-65
• 6.3.3 固体颗粒的位置对接触区瞬态温升的影响65-66
• 6.3.4 固体颗粒自旋对最小膜厚和最大温度的影响66-68
• 6.3.5 颗粒自旋方向和速度对接触区瞬态温度的影响68-69
• 6.4 本章小结69-71
• 第7章 微观颗粒流对直齿轮跑合热弹流润滑的影响71-79
• 7.1 数学模型71-72
• 7.2 基本润滑方程72-73
• 7.2.1 流变学粘度72
• 7.2.2 流变学密度72-73
• 7.3 结果分析与讨论73-77
• 7.3.1 颗粒质量分数对中心压力、最小膜厚和最大温度的影响73-74
• 7.3.2 颗粒质量分数对瞬态温度的影响74-75
• 7.3.3 颗粒类型对中心压力、最小膜厚和最大温度的影响75-76
• 7.3.4 颗粒类型对瞬态温度的影响76-77
• 7.4 本章小结77-79
• 结束语79-82
• 参考文献82-90
• 攻读硕士期间完成的学术论文及专利90-92
• 致谢92

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贾文兵;王伟;刘q;王召唤;;游离磨粒研磨过程三体界面的摩擦学特性测试和分析[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2013年10期

2 李晓阳;权好;;波动载荷下频率对液体静压支承系统的影响[J];北京工业大学学报;2013年05期

3 谢小鹏;彭朝林;陈树林;;固体颗粒对脂润滑线接触弹流影响的数值分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年07期

4 李晓阳;任淼;;波动载荷下静压支承油膜的数值仿真[J];北京工业大学学报;2012年07期

5 王伟;刘小君;刘q;;颗粒流润滑过程中粉末层的微观破坏形式和机理分析[J];摩擦学学报;2012年03期

6 田磊;孙乐民;赵燕霞;上官宝;张永振;;波动载荷对C/C复合材料/铬青铜摩擦副载流摩擦磨损性能的影响[J];润滑与密封;2011年11期

7 冯雪君;刘书进;晁宇;;MnZnFe_2O_4纳米磁性颗粒对薄膜润滑性能的影响[J];机械工程学报;2011年07期

8 董岑华;韩会军;段诚;孙远涛;范迅;;固体颗粒对低黏度介质润滑特性的影响[J];润滑与密封;2011年02期

9 解生泽;周超梅;丁津原;马先贵;;极压剂的含量对化学跑合效果的研究[J];机械传动;2010年06期

10 王优强;卞荣;;连续波状粗糙度对直齿轮热弹流润滑的影响[J];机械工程学报;2009年08期

  本文关键词：固体颗粒对直齿轮跑合非稳态热弹流润滑的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：374871