乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑与胶合失效分析

发布时间：2017-07-26 02:22

  本文关键词：乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑与胶合失效分析

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【摘要】：乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑问题是近年来研究弹流润滑理论的热门问题。传统弹流润滑研究均是基于充分供油条件下进行的，，即润滑区的上游边界离接触区足够远，供油量足够大。如果上游边界离接触区太近，会使供油量减少，润滑膜厚变小，这种润滑状态称为乏油润滑。齿轮传动乏油润滑会使油膜厚度降低，油膜的平均温升增高，油膜压力分布趋于Hertz接触状态，导致润滑失效。齿轮胶合是齿轮传动常见的失效形式之一，由乏油润滑不足导致的温升，是齿轮发生胶合失效的主要原因。因此，对乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑与胶合失效的研究具有较高的理论意义和实际价值。本文具体的研究工作及结论如下： 1)在赫兹接触理论的基础上，建立了标准渐开线齿廓的齿面接触压力的理论模型；分析了齿轮啮合过程中主、从动轮轮齿的滑动速度，获得了齿面摩擦热流量的计算方法；研究了轮齿啮合面强制对流冷却条件下的对流传热系数及润滑油与空气混合流动状态下齿轮端面的对流传热系数的计算方法。 2)在齿轮啮合原理和非牛顿流体特性的基础上建立了齿轮传动乏油条件下热弹流润滑的数学模型，运用多重网格法(Multigrid Method)求解压力分布时变解、多重网格积分法计算弹性变形和逐列扫描法计算温度分布时变解，并分析了乏油条件下热弹流润滑的几个主要影响因素：等效膜厚、滑滚比和摩擦系数以及润滑油流变性和热效应等。 3)建立了乏油条件下齿轮润滑供油模型，并用流量连续性方程推导出反映乏油条件下供油能力的等效油膜厚度ho il，为后续乏油理论提供了理论基础。又分析了轮齿热胶合的计算准则与失效判断准则，并用积分温度法来计算齿轮胶合承载能力，讨论了积分温度法中各个参数的变化。并把乏油理论分为润滑乏油和冷却乏油，探讨了判断临界乏油危险的计算公式。 4)由乏油热弹流润滑理论，结合已提出的最佳供油量问题，分析了在乏油条件下齿轮传动润滑供油量的量化计算方法及在齿轮接触区温升和热胶合失效的关系。通过乏油条件下油雾润滑实验的对比验证，证明了润滑临界供油量与乏油弹流润滑数值计算结果是一致的，并分析了齿轮传动在充分供油和乏油供油条件下的温升对齿轮热胶合失效的影响。
【关键词】：乏油 热弹流润滑 胶合失效 油雾润滑 多重网格法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 符号表8-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究的目的和意义9-10
• 1.2 乏油条件下齿轮热弹流润滑的研究现状10-14
• 1.2.1 齿轮传动乏油热弹流润滑研究10-11
• 1.2.2 乏油条件下齿轮传动润滑流量研究11-12
• 1.2.3 乏油条件下齿轮传动热弹流润滑数值求解的计算方法12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-17
• 2 齿轮传动的热影响参数分析17-33
• 2.1 引言17
• 2.2 轮齿接触压力的计算与分布17-21
• 2.3 摩擦系数与摩擦热流量的计算与分布21-25
• 2.3.1 摩擦系数的计算与分布21-22
• 2.3.2 摩擦热流量的计算与分布22-25
• 2.4 齿轮传动的对流传热分析25-31
• 2.4.1 轮齿端面的对流传热分析25-27
• 2.4.2 轮齿端面在混合状态下的对流传热分析27-28
• 2.4.3 轮齿啮合齿面的对流传热分析28-31
• 2.5 本章小结31-33
• 3 乏油条件下齿轮传动热弹流润滑基本理论与计算方法33-53
• 3.1 引言33-34
• 3.2 齿轮啮合理论及 Hertz 接触理论34-37
• 3.2.1 齿轮接触的几何模拟与弹性模拟34-36
• 3.2.2 Hertz 接触理论36-37
• 3.3 乏油弹流润滑的基本方程及其无量纲化37-43
• 3.3.1 Reynolds 方程37-38
• 3.3.2 膜厚方程38-39
• 3.3.3 粘度方程39-40
• 3.3.4 密度方程40
• 3.3.5 润滑油介质能量方程40-42
• 3.3.6 载荷方程42-43
• 3.4 乏油条件下热弹流润滑数值计算方法43-50
• 3.4.1 压力分布计算43-47
• 3.4.2 温度分布的计算47-50
• 3.5 本章小结50-53
• 4 乏油条件下齿轮传动热弹流润滑特性的影响参数分析53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 齿轮传动的乏油润滑模型53-54
• 4.3 数值计算结果分析54-59
• 4.3.1 基本参数值的确定54-55
• 4.3.2 润滑特性的影响参数分析55-59
• 4.4 本章小结59-61
• 5 乏油条件下齿轮传动的润滑流量与胶合失效61-75
• 5.1 引言61
• 5.2 轮齿热胶合的计算准则与失效分析61-66
• 5.2.1 传热学基础理论61-62
• 5.2.2 积分温度法与最大闪温法62-63
• 5.2.3 积分温度法的参数确定及计算63-65
• 5.2.4 轮齿热胶合失效的判断准则65-66
• 5.3 乏油条件下齿轮传动的温升与胶合失效66-71
• 5.4 乏油条件下齿轮传动的润滑流量分析71-73
• 5.5 本章小结73-75
• 6 结论与展望75-77
• 6.1 主要结论75-76
• 6.2 展望76-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-85
• 附录85
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录85
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：574372