低速重載齒輪傳動微觀熱彈流潤滑數(shù)值分析及齒面拋光實驗研究.pdf

1、齒輪傳動是機械傳動中最重要且應(yīng)用最廣泛的傳動形式之一，它的接觸強度設(shè)計是以hertz彈性接觸理論為基礎(chǔ)，而這種理論只是光滑表面且無潤滑的靜態(tài)接觸，這與實際有很大的差距。然而在齒輪潤滑過程中，彈流油膜的厚度通常只有1μm 左右甚至更小，而齒面因切削形成的粗糙度和它處于一個數(shù)量級，齒面粗糙峰頻繁碰撞，造成接觸峰點彈塑性變形和金屬遷移。大量實驗證明，齒面損傷都是因潤滑失效引起的，如點蝕、過度磨損以及膠合等，尤其在低速重載齒輪傳動中潤滑失效占失

2、效的60％以上。因此，對低速重載齒輪傳動熱彈潤滑研究具有較高的理論意義和實際價值。
　　 本研究主要內(nèi)容及結(jié)論包括：⑴首先在齒輪嚙合原理、齒面粗糙度效應(yīng)和非牛頓流體特性的基礎(chǔ)上建立了低速重載齒輪傳動微觀熱彈流潤滑的數(shù)學(xué)模型，并針對該數(shù)學(xué)模型中形式相當(dāng)復(fù)雜的二階非線性偏微分方程組的特征，運用多重網(wǎng)格法（Multi-Grid Method）求解壓力分布時變解、多重網(wǎng)格積分法計算彈性變形、逐列掃描法計算溫度分布時變解，并分析了影響低速

3、彈流潤滑的幾個主要因素，結(jié)果表明，在一定的條件下，粗糙度越大，產(chǎn)生的局部壓力峰越大，而油膜厚度也相應(yīng)減小，同時最大溫升也有一定程度增加；隨著速度的增加，油膜厚度有所增加，油膜平行部分相應(yīng)縮短，二次壓力峰的位置逐漸向入口區(qū)方向移動，最大的油膜壓力也逐漸降低；潤滑油粘度的影響主要體現(xiàn)在油膜形狀上，潤滑油粘度越高，形成的油膜厚度越大，同時油膜間產(chǎn)生的剪切熱也越強烈；當(dāng)載荷越大時，壓力分布逐漸接近于Hertz 接觸壓力分布，而載荷越小時，壓力分

4、布和經(jīng)典潤滑理論計算的結(jié)果非常相似。⑵參照風(fēng)電增速箱低速級的行星輪傳動的參數(shù)和受載情況，建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，得到太陽輪與行星輪、行星輪與齒圈的熱彈流潤滑完全數(shù)值解，分析油膜壓力和膜厚形狀與損傷和磨損的關(guān)系。結(jié)果表明齒圈和行星輪在Ra=0.8μm 時，油膜比厚小于1.5，處于不正常工作狀態(tài)，它的齒面損傷度可達10％以上。⑶采用在氧化磷化條件下齒輪跑合方案，分析了齒輪在磷化中的化學(xué)反應(yīng)機理：浸入的磷化液使齒輪表面形成結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜軟化層