含齿面温度的二级直齿轮系统动力学模型及其动态特性分析

基于Block闪温理论,推导出齿面接触温度随时间变化的表达式,计算主、从动轮的齿面闪温,计算由齿面接触温度变化导致的齿廓形变。根据Hertz接触理论,推导出随齿面接触温度变化的啮合刚度的表达式。建立综合考虑齿面接触温度、时变啮合刚度、齿面摩擦、齿侧间隙、综合传递误差等因素的二级直齿圆柱齿轮系统非线性动力学模型。分析参数平面中刚度、间隙、误差及载荷等对齿面闪温及系统动力学特性的影响。结果显示,齿面闪温在齿根和齿顶啮合时达到最大,在节点附近接近于零。表明所建立的考虑齿面接触温度的模型在一定程度上反映了齿轮啮合时的温度变化和滑动情况,计算得到的齿面温度变化的基本规律是正确的。

基于红外热像技术的喷油润滑齿轮齿面温度实验研究

齿轮的齿面温度与齿轮的多种失效形式有关,对齿轮温度进行快速、准确的测量对预测齿轮的失效与改进润滑系统的设计具有重要的实际意义。将红外热像技术应用于齿面温度的测量,提供了一种喷油润滑齿轮红外测温的方法;并在改装后的齿轮试验机上对不同工况下的齿轮齿面温度进行了测量,研究了喷油压力、扭矩载荷及转速对齿面温度的影响关系。

斜齿轮齿面温度的试验研究

介绍了测试斜齿轮齿面动态闪温的新方法．根据大量测试结果，得到了斜齿轮传动的齿面闪温分布．所进行的齿面胶合试验表明，斜齿轮齿面胶合发展过程与齿面闪温分布规律相符．

面齿轮啮合过程中齿面温度仿真

齿面温度及其变化是计算轮齿变形和判断齿轮是否胶合的主要依据。根据面齿轮传动以及传热学的基本原理,通过对面齿轮啮合接触区进行分析,运用表面温度法,介绍了面齿轮点接触区润滑数学模型、油膜厚度方程和油膜能量方程,建立了面齿轮传动的齿面瞬时接触温度的计算方程。研究了啮合齿面间的接触应力、齿面相对滑动速度以及齿面间的摩擦系数等相关参数的计算。对面齿轮传动的啮合过程中不同啮合位置时,齿面温升进行有限元分析,研究面齿轮齿面温度的分布规律,为面齿轮的设计提供有效的理论依据。

齿轮齿面温度场计算

齿轮齿面温度场的大小对齿轮传动的性能与失效以及齿轮润滑系统的设计等有着重要的影响。齿轮温度的热平衡状态和齿轮本体温度以及齿面瞬时温度的变化极为复杂。本文综合考虑齿轮转速,润滑油热传导率、密度、比热、运动粘度以及间隙冷却过程中的标准化总冷却量等影响,给出了齿轮齿面温度场计算方法。本次研究成果对理论、设计具有一定的指导意义。

高速斜齿轮设计参数对齿面温度的影响分析

文章中建立了斜齿轮齿面温度有限元分析模型,模型考虑了齿面与空气和润滑油的对流换热,以及齿轮副摩擦产生的热流量.通过与实验测试得到的齿面温度对比来验证该模型.最后,利用该有限元模型分析了典型的齿轮设计参数对齿面温度的影响.结果表明,本文建立的有限元分析模型得到的温度和实验测试结果基本一致,最大误差在5.67%以内;并且,齿面温度随着齿顶高系数和齿宽的增加而增加,并随着螺旋角的增加而上下波动.本文提出的模型为高速斜齿轮抗胶合设计提供了依据.

齿廓修形对齿轮齿面温度影响分析

利用ANSYS软件,进行了齿轮的参数化数学建模,对齿轮齿面温度进行了计算和分析;对渐开线齿轮的齿廓修形进行了介绍,并且计算了齿轮齿廓修形后的齿面温度,比较修形后和未修形齿轮齿面温度的计算结果,得出齿廓修形对齿轮齿面温度的影响。

蜗轮齿面温度的分布特征

使用温度传感器、集流环输出信号的方法，测得了蜗轮齿面有代表性的各点在不同载荷、不同润滑剂条件下的一系列温度数值．通过理论分析，得出了与运动与啮合特性相一致的结果，对蜗杆副的设计、制造、安装、调试及润滑油的选择有指导意义．

喷油润滑内齿圈外圆面红外测温及误差分析

高速重载人字齿轮箱的摩擦功率损失会转换成为温升,齿面温度测量是评价齿轮箱润滑和冷却设计的重要手段。针对某人字齿轮箱中内齿圈外圆面温度的在线实时准确测量需求,提出了一种基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量方法,并分别设计搭建了相关测试试验装置。首先,分析了基于红外测温仪的旋转齿轮表面温度测量误差的影响因素;其次,通过试验对待测齿面的发射率进行标定;最后,开展了不同转速工况下的喷油润滑齿轮表面温度测量试验,并分析了吹气压力和吹气温度对红外测温误差的影响。研究结果表明:待测齿面喷涂黑色哑光漆后的标定发射率为0.96,而红外测温光路上的光学镜片会使红外测温值低2℃左右;带有空气吹扫管的红外测温仪可以在线实时测量旋转内齿圈外圆面的温度,且红外与热电偶测温值的最大相对误差不超过7%;选择合适的空气吹扫压力和吹扫温度,可以进一步减小红外测温误差。

邻近蜗轮齿面处温度的实验研究

使用热电偶，测量了蜗杆副在不同转矩条件下，邻近蜗轮齿面具有代表性的各点的温度数值；分析了邻近蜗轮齿面的温度分布特征及温度变化的趋势。

考虑齿面接触温度的齿轮系统非线性动力学建模及分析

为研究齿轮啮合过程中齿面接触温度对系统动力学的影响,基于Block闪温理论,计算主、从动轮的齿面闪温,推导齿面接触温度随时间变化的表达式,计算由齿面接触温度变化导致的齿廓形变;通过Hertz接触理论,推导随齿面接触温度变化的啮合刚度的表达式。建立综合考虑齿面接触温度、时变啮合刚度、齿面摩擦、齿侧间隙、综合啮合误差等因素的单级直齿圆柱齿轮系统非线性动力学模型。对该模型进行研究,分析摩擦因数、载荷对齿面闪温的影响及系统的动力学特性。计算结果显示,齿面闪温在齿根和齿顶啮合时达到最大,而在节点附近接近于零。这表明所提出的齿面闪温计算方法能在一定程度上反映齿轮啮合时的温度变化和滑动情况,该方法在计算齿面温度变化时其基本规律是正确的。对比考虑齿面接触温度与否的分岔图发现,齿面接触温度对系统动力学行为有明显的影响。

基于Seebeck效应的齿面温度测量研究

齿轮传动过程中齿面摩擦消耗的机械能转化而来的热能,引起齿面接触温度升高,影响齿轮的啮合特性。准确的试验测量方法能够揭示轮齿工作过程中的齿面温度变化规律,有助于建立精确的计算方法以便对齿面温度进行预测和控制。根据Seebeck效应基本原理提出齿面接触温度的直接测量方法,研发可直接获取齿高方向任意点齿面接触温度的直齿轮齿面温度测量试验台。考虑齿轮多状态啮合特性、载荷分配率及不同润滑状态下摩擦系数的影响,对Blok闪温计算公式进行改进。对照试验测量与理论计算结果,结合绝对误差和测量不确定度,分析二者之间的一致性及误差产生原因。该试验台能反映齿距、齿高、润滑以及啮合点等对齿面接触温度变化的影响。试验证实多状态啮合区域的划分是准确的,可为齿轮传动系统温度预测和控制及其理论计算方法的改进和完善提供依据。

喷油方式对斜齿轮齿面温度的影响

为探讨喷油方式对齿面温度的影响,以斜齿轮为研究对象,通过CFD仿真和试验研究不同喷油方式对斜齿轮齿面温度的影响。针对斜齿轮喷油润滑过程的特点,分析其齿面摩擦生热量,简化轮齿喷油润滑计算模型,并基于CFX进行齿面对流换热仿真研究,得到了不同喷油方式下的齿面温度;基于功率开放式斜齿轮试验平台,对不同喷油方式下的齿面温度进行了试验测量,与仿真计算结果进行对比分析。结果表明:在高速重载斜齿轮传动系统中,啮出侧喷油润滑的方式比啮入侧喷油润滑方式的冷却降温效果要好。

直齿圆柱齿轮齿面接触温度研究

针对齿面接触温度对齿轮啮合过程的重要影响,基于Blok闪温理论推导了直齿圆柱齿轮在4种不同润滑状态下的齿面接触温度计算公式,分析齿面接触温度沿啮合线的分布情况及转速、转矩、润滑油黏度和齿侧间隙对齿面接触温度的影响规律,实验测量不同工况下的齿面接触温度。数值计算结果和实验结果表明,齿面接触温度在进入啮合位置和齿顶处达到最高,而在节点附近接近于室温。弹流润滑状态下齿面接触温度随着润滑油黏度增大而升高;在混合润滑状态下则相反;边界润滑状态下润滑油黏度与齿面接触温度无关;随着转速、转矩和齿侧间隙增大,齿面接触温度升高。研究结果可为齿面接触温度的计算和实验测量提供依据。

不同工况下机电复合传动装置行星齿轮系统瞬态温度场

机电复合传动装置时常处于高速、重载、高油温等恶劣环境中,导致装置内行星齿轮系统的瞬态啮合温度急剧上升。利用有限元法对不同转速、不同载荷以及变转速恒功率条件下的行星齿轮系统模型瞬态温度场进行计算。分析不同条件下太阳轮及行星轮的瞬态温度曲线及齿面发热情况,绘制不同工况下齿顶面及齿根面瞬态温度场三维曲线,详细讨论齿面瞬态温度相对增长关系以及增长量,得到不同转速、不同扭矩以及输出功率对于太阳轮及行星轮的瞬态温度场影响规律。结果表明:在不同转速条件下,太阳轮与行星轮齿根面温度与齿顶面最高温度随着转速的增加而逐渐升高,当太阳轮转速大于5000 r/min后最高温度的升高率则逐渐降低;在恒功率条件下,随着转速增大,太阳轮与行星轮齿顶面和齿根面最高温度降低的绝对值基本等于上一个转速点的2倍。试验验证了该方法的正确性。

喷油嘴喷射角度对航空齿轮冷却效果的影响

通过对对流换热的影响因素及高速传动齿轮喷油冷却机制的分析,从理论探讨高速重载航空齿轮喷油润滑系统喷油嘴喷射角度改变对冷却效果的影响;在搭建的试验台上,通过不同喷射角度下的冷却试验,研究喷射角度改变对高速传动齿轮冷却效果的影响规律。研究发现:喷射角度越小,齿面冷却效果越好,在允许的情况下,减小喷油嘴喷射角度能够得到更好地冷却效果。该研究结果对高速重载航空齿轮润滑系统设计具有一定的指导作用。

考虑温度效应的风电增速箱动力学特性研究

针对风电增速齿轮箱温度异常现象,基于Block闪温理论与Hertz接触理论,提出一种考虑随机风载作用下齿面接触温度的计算方法.以该方法为理论基础,根据行星轮系耦合建模理论,建立风电增速齿轮箱动力学性能计算模型.模型不仅揭示了随机风载、齿面接触温度及齿廓热变形之间相互影响的函数关系,还展现了随机风载、齿面接触温度等非线性因素对风电增速箱动态响应的影响.结果表明,风电增速箱输入载荷的随机动态变化特性将引起其齿面的接触温度在一定范围内发生波动.这种动态的齿面接触温度将会导致齿轮齿廓产生热变形,进而影响齿轮的时变啮合刚度,最终对增速箱的动态特性产生影响.研究可为解释风电增速齿轮箱的温度异常现象提供理论参考依据.