基于有限长线接触斜齿轮热弹性流体动力润滑研究
本文关键词:基于有限长线接触斜齿轮热弹性流体动力润滑研究 出处:《重庆大学》2013年博士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 斜齿轮 弹流润滑 热效应 Ree-Eyring Power-Law 粗糙度
【摘要】:课题来源于国家“十二五”科技支撑计划资助项目“齿轮箱轻量化关键技术研究与应用(2011BAF09B07)”和“7MW级风电齿轮箱及主轴轴承产业化关键技术研究(2012BAA01B05)”。 润滑失效是齿轮传动失效的主要方式之一,油膜破裂导致金属固体直接接触,产生局部高温,容易形成齿面磨损、胶合等失效形式。目前齿轮设计主要还是基于Hertz接触理论的经典力学设计,随着现代工业发展,齿轮传动正朝着高速、重载方向发展,现有设计理论和方法已难以满足实际需要。将齿轮的摩擦、磨损及润滑问题,同齿轮设计进行有机结合是齿轮设计的发展方向。论文以斜齿轮为研究对象,基于有限长线接触模型,开展其非牛顿流体热弹流润滑特性分析,为齿轮参数设计提供摩擦学理论依据,具有重要的理论意义和实际应用价值。 论文主要内容如下: ①有限长线接触弹流润滑基础理论。将二维点接触弹流润滑算法运用到有限长线接触弹流润滑模型的计算,研究热效应、非牛顿特性及工况变化对润滑压力、膜厚、温度及摩擦系数等润滑特性的影响,提出稳定、高效的有限长线接触数值算法,为斜齿轮润滑分析奠定基础。 ②斜齿轮经典弹流润滑分析。针对斜齿轮啮合特点将其等效为两个反向圆锥接触的润滑模型,得到啮合过程中接触齿对等效曲率半径、卷吸速度、滑滚比及载荷等参数;研究牛顿流体和等温条件下啮合过程中润滑压力、膜厚等参数变化规律和载荷、转速变化对润滑特性影响。 ③斜齿轮非牛顿热弹流润滑研究。分别考虑热效应与流体非牛顿特性对斜齿轮润滑特性影响,选取Ree-Eyring和Power-law流体进行分析,,讨论特征剪切应力和流体指数对润滑油膜压力、膜厚及温度等影响,分析非牛顿和热效应对斜齿轮啮合过程润滑参数影响。 ④几何参数与工况变化对斜齿轮润滑特性影响。讨论斜齿轮几何设计参数对润滑特性影响,研究不同流体下,载荷与转速变化对斜齿轮润滑特性影响。 ⑤采用准稳态方法建立粗糙度表面的斜齿轮微观弹流润滑模型,讨论粗糙度幅值、波长及工况变化对斜齿轮接触润滑特性影响。
[Abstract]:The research and application of the key technology of gearbox lightweight from the "12th Five-Year Plan" supported by the National Science and Technology support Program (2011BAF09B07). Research on key Technology of industrialization of Gearbox and Spindle bearing of 7 MW Wind Power system (2012BAA01B05). Lubrication failure is one of the main ways of gear transmission failure. Oil film rupture leads to direct contact of metal solids, resulting in local high temperature, easy to form tooth surface wear. At present, the gear design is mainly based on the classical mechanical design of Hertz contact theory. With the development of modern industry, gear transmission is developing towards high speed and heavy load. The existing design theories and methods have been difficult to meet the actual needs. It is the development direction of gear design to combine the friction, wear and lubrication of gear with gear design. This paper takes helical gear as the research object. Based on the finite length linear contact model, the thermal elastohydrodynamic lubrication characteristics of non-Newtonian fluids are analyzed, which provides a tribological basis for the design of gear parameters, which has important theoretical significance and practical application value. The main contents of the thesis are as follows: 1 basic theory of finite line contact elastohydrodynamic lubrication. The two-dimensional point contact elastohydrodynamic lubrication algorithm is applied to the calculation of finite length contact elastohydrodynamic lubrication model to study the thermal effect, non-Newtonian characteristics and the variation of working conditions on the lubrication pressure. Based on the influence of film thickness, temperature and friction coefficient, a stable and efficient numerical algorithm of finite line contact is proposed, which lays a foundation for the lubrication analysis of helical gears. (2) Analysis of classical elastohydrodynamic lubrication of helical gears. According to the meshing characteristics of helical gears, the equivalent curvature radius and entrainment velocity of contact teeth are obtained by equivalent lubrication model of two reverse cone contacts. Sliding ratio, load and other parameters; The influence of lubrication pressure, film thickness, load and rotational speed on the lubrication characteristics during the meshing process of Newtonian fluid and isothermal condition were studied. 3Research on non-Newtonian thermo-elastohydrodynamic lubrication of helical gears. The effects of heat effect and fluid non-Newtonian characteristics on the lubrication characteristics of helical gears are considered respectively. The effects of characteristic shear stress and fluid index on film pressure, film thickness and temperature of lubricating oil were analyzed by using Ree-Eyring and Power-law fluids. The effects of non-Newtonian and thermal effects on the lubrication parameters of helical gears during meshing are analyzed. The influence of geometric parameters and operating conditions on the lubrication characteristics of helical gears is discussed. The effects of geometric design parameters on the lubrication characteristics of helical gears are discussed, and the effects of load and rotational speed on the lubrication characteristics of helical gears are studied under different fluid conditions. (5) the quasi-steady state method is used to establish the micro elastohydrodynamic lubrication model of helical gears with roughness surface. The effects of roughness amplitude, wavelength and operating conditions on the contact lubrication characteristics of helical gears are discussed.
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TH132.41
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本文编号:1409446
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