EXPERIMENTAL STUDY ON LUBRICATION BEHAVIOR OF DOUBLE ENVELOPING HOUK GLASSWOKM GEARING

The lubrication behavior of double enveloping hourglass worm gearing is studied experimently. The effects of rotational speed of the worm and load on the formation of the fluid film between engagement tooth surfaces are investigated in detail. and working angle of this worm gearing is also analyzed. Some beneficial results are obtained。

Analysis of lubrication performance for internal meshing gear pair considering vibration

The thermal elasto-hydrodynamic lubrication characteristics of the internal meshing gears in a planetary gear train under vibrations were examined considering the influence of the modification coefficient and time-varying meshing stiffness.Based on dynamic theory of the gear system,a dynamic model of the planetary gear train was established.The lubrication performances of modified gear systems under vibrations and static loads were analyzed.Compared with other transmission types,the best lubrication effect could be produced by the positive transmission.A thicker lubricating oil film could be formed,and the friction coefficient and oil film flash temperature are the smallest.Increasing modification coefficient improves the lubrication performance continuously but intensifies the engage-in and tooth-change impact.For the planetary and inner gears,the increase in the modification coefficient also leads a decrease in the oil film stiffness.

Thermal elastohydrodynamic lubrication of modified gear system considering vibration

The thermal elastohydrodynamic lubrication characteristics of a modified gear system under a dynamic load were investigated,including the influence of the modification coefficient and vibrations.Based on the dynamic theory of gear systems,a six-degree-of-freedom tribo-dynamics model was established.Thermal elastohydrodynamic lubrication characteristics of a modified gear system under vibrations and a static load were analyzed.The results showed that the positive transmission gear system exhibited the better lubrication effect compared with other transmission types.A thick lubricating oil film could be formed,and the friction coefficient between the teeth and the oil film flash temperature were the smallest.As the modification coefficient increased,the lubrication condition was continuously improved,and the scuffing load capacity was enhanced.The increment of the modification coefficient increased the meshing stiffness of the gear system but reduced the stiffness of the oil film.

Oil Film Stiffness of Double Involute Gears Based on Thermal EHL Theory

Lubrication failure is one of the main failure forms of gear failure.Time varying meshing stiffness is an important factor affecting the dynamic behavior of gears.However,the influence of oil film stiffness is usually ignored in the research process.In this paper,according to the meshing characteristics of double involute gears,based on the non-Newtonian thermal EHL theory,a new calculation method of normal and tangential oil film stiffness for double involute gears is established by the idea of subsection method.The oil film stiffness difference between double involute gears and common involute gears is analyzed,and the influence of tooth waist order parameters,working conditions,and thermal effect on the oil film stiffness are studied.The results reveal that there are some differences between normal and tangential oil film stiffness between double involute gears and common involute gears,but there is little difference.Compared with the torque,rotation speed and initial viscosity of the lubricating oil,the tooth waist order parameters have less influence on the oil film stiffness.Thermal effect has a certain influence on normal and tangential oil film stiffness,which indicates that the influence of thermal effect on the oil film can not be ignored.This research proposes a calculation method of normal and tangential oil film stiffness suitable for double involute gears,which provides a theoretical basis for improving the stability of the transmission.

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。

高线速度齿轮副喷油冷却特性分析

齿轮线速度越高,摩擦生热现象越显著,不利于齿轮寿命和效率提升。因此,需要开展高线速度下齿轮副的喷油冷却特性分析,探究最佳的冷却参数。基于Hertz接触理论和齿轮啮合特点,求解了齿面平均接触应力、相对滑动速度和摩擦因数;根据生热理论,得到了高线速度下齿面平均热流密度;进而将齿面热流密度作为边界条件,建立了节圆线速度达120m/s的高速齿轮喷油冷却特性仿真模型;探究了喷油速度、喷油角度以及齿轮整流罩配置对齿轮冷却特性的影响规律。结果表明,提高喷油速度能在一定程度上改善齿面冷却效果;喷油夹角为60°、轴向喷油角度为+20°时,能得到更低的齿面温度;配置轴向整流罩时的齿面降温效果比配置其他整流罩时更好。

高重合度直齿圆柱齿轮温度场分析及试验验证

直升机传动系统中的高重合度直齿圆柱齿轮多采用喷油方式进行润滑冷却,其温度特性关系到齿轮的使用寿命。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD),建立了高重合度直齿圆柱齿轮喷油润滑温度场数值计算模型;采用气液两相流(Volume of Fluid,VOF)、多重参考系(Multiple Reference Frame,MRF)法获得了齿轮表面的温度和对流换热系数大小及分布;使用控制变量法分析了润滑油参数、工况参数、齿轮参数对齿面温度及对流换热的影响规律;在CL-100型齿轮试验机上开展了齿轮温度试验。结果表明,齿轮温度随载荷增加而升高的趋势与CFD仿真计算结果一致,高重合度齿轮温度高于普通重合度齿轮,而且随着载荷的增大,这种现象越明显。

行星轮系周转运动过程中的润滑油液分布与搅油损耗研究

为探究行星齿轮传动系统飞溅润滑行为,基于移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit,MPS)方法建立了行星轮系飞溅润滑仿真模型,并对其进行了试验验证;研究了行星轮系周转运动过程中的减速器内部油液分布特征、轮齿啮合区润滑油液粒子数量以及各旋转部件搅油损耗的变化规律。研究结果表明,行星轮系周转运动过程中,减速器内部可划分为油池区、拖拽区和贫油区3个区间;行星轮渐次通过各区间过程中,不同啮合区域内油液粒子数量以及各部件搅油损耗力矩值均呈现周期性变化规律。其中,内啮合区与外啮合区润滑油液粒子数量在行星轮运行至油池区时达到峰值,并均在进入贫油区后迅速下降至最小值;行星轮搅油损耗力矩在进入油池区后急剧上升至峰值,在进入拖拽区后持续下降直至进入贫油区后稳定在极低水平;而行星架搅油力矩在某一行星轮进入油池区域时急剧下降,在该行星轮进入拖拽区且下一行星轮未进入油池区时快速回升。在整个周转周期内,太阳轮搅油损耗较小且变化趋势较为平缓。行星轮系总的搅油损耗功率中,3个行星轮总搅油损耗功率占比约为60%,其次是行星架,太阳轮占比最少。

鱼雷减速器齿轮润滑油需求流量分析

鱼雷减速器具有短时苛刻工况的工作特点,为精确计算齿轮运行时润滑油需求流量,提出一种基于热弹流润滑模型和齿面胶合理论的齿轮润滑油量计算方法,建立斜齿轮热弹流润滑模型,得到齿轮滚滑速度、齿轮齿面油膜厚度等参数,计算齿轮生热功率,基于热弹流润滑计算的齿轮固体表面温度,结合齿轮胶合临界温度,确定给定参数内润滑油最大允许温升,进一步计算出齿轮副润滑油流量。计算得到的减速器齿轮所需供油量,相比较传统机械手册计算结果,能够节约润滑油63.8%。通过试验验证,此方法更适用于短时严苛工况下减速器齿轮的润滑油需求流量计算。

高速齿轮两相流场及喷油润滑特性分析

高速齿轮箱内的复杂流场通过影响齿轮喷油润滑特性,进而影响传动系统的传动效率和工作性能。针对高速齿轮箱复杂流场及挡板结构带来的影响等问题,开展了高速齿轮喷油两相流场及润滑特性研究。基于计算流体力学方法,建立高速斜齿轮喷油润滑两相流场分析模型,分析了两相流场分布特性;在此基础上,研究了喷油参数(如喷油速度、喷油夹角、轴向角度)以及齿轮挡板对喷油润滑特性的影响规律。结果表明,高速斜齿轮喷油润滑时,表面油液有偏斜现象;通过提高喷油速度或增加正轴向角度,可以改善油液偏斜现象,提高润滑效果;齿轮挡板对油液起着导流作用,其中,设置轴向挡板有利于增加齿面的油液。为高速齿轮箱两相流场分布特性研究及喷油润滑优化设计提供了依据。

基于电磁感应的齿轮箱润滑油磨粒检测试验

为了探究齿轮箱内铁屑磨粒对原有润滑系统的负面影响规律,基于电磁感应原理,以STM32F103ZET6单片机为控制单元,设计了一套齿轮箱润滑油磨粒在线检测系统,比较了样品油液和某齿轮箱油液铁屑磨粒体积、数量测量结果;以单个磨粒体积为指标,判定某齿轮箱润滑油清洁程度,分析了齿轮不同转速运行对在线测量结果的影响。试验结果表明,该齿轮箱润滑油在线检测系统检测效果良好;齿轮箱静态检测数值远低于动态检测数值;齿轮箱动态检测输入齿轮大于一定转速阈值时,磨粒体积、数量检测结果增幅明显。研究对齿轮润滑系统故障诊断及风险预警具有一定实用价值。

基于CFD的负压下高速齿轮箱喷油润滑分析

为了提升齿轮传动系统的传动效率以及齿轮副的使用寿命,有必要研究高速齿轮箱内润滑油在齿面的铺展状况,并探索最佳的喷油润滑参数。为此,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)理论,建立了负压下高线速度齿轮喷油润滑有限元仿真模型;分析了在负压条件下油液射流与高速齿轮齿面的碰撞演变过程,得到了油液在不同时刻的运动情况以及在齿面的铺展情况;进一步探究了高速下不同齿轮箱压强和喷油参数对齿面润滑效果的影响规律,得到了0.5个大气压强下的最佳喷油参数。结果表明,喷嘴直径为12 mm时,油液与高速齿面碰撞后飞溅效果不明显;一定的负压可以提高齿面润滑效果,并减少齿轮副功率损失;0.5个大气压强下,喷油角度为50°、喷油距离较近、喷油速度较大时,齿面润滑效果最佳。

基础油组成对风电齿轮油VG320性能的影响

风电齿轮油VG320是一种重要的风电主齿轮箱润滑产品,其黏温性能、低温性能、高温性能和润滑性能等通常受基础油组成的影响,表现出明显的差异。本文通过系统考察基础油组成对风电齿轮油核心性能的影响发现,基础油组成对风电齿轮油VG320的黏温性能、布氏黏度、最大无卡咬负荷和抗磨性能方面影响显著。此外,基础油组成对风电齿轮油VG320的倾点和烧结负荷影响相对较小,PAO40的增加,尽管降低了油品的流动性,但对倾点影响不大。

某型市域车齿轮箱接地侧迷宫密封结构优化

针对某型市域车齿轮箱润滑油发黑问题,文章结合油样检测、齿轮箱拆解检查,以及接地侧流场仿真计算等进行原因分析,并通过台架故障复现试验进行确认。采取减小迷宫间隙、优化碳粉排放结构等措施对迷宫密封结构进行优化,并进行了仿真分析、台架试验和线路试验对比,结果显示优化后的迷宫密封结构可有效抑制碳粉进入齿轮箱内部。

一种稀油内循环润滑鼓形齿联轴器研究与应用

由于存在连杆频繁拉断、支撑轴承易损坏、集油罩不能正常回油及扁头套定心环异常磨损等问题,传统稀油外循环润滑鼓形齿联轴器设备故障率高,使用效果不理想,严重影响到轧机的正常运行。本文介绍了一种稀油内循环润滑鼓形齿联轴器,优化了部分结构,创新设计进油和回油油路,设置三自由度密封装置,实现鼓形齿润滑油在轴体内部循环,改善了鼓形齿齿面润滑效果,减少了接触磨损,提高了接轴运行平稳性,延长了鼓形齿联轴器的使用寿命。

钢制平面蜗轮传动弹流润滑分析

在弹性流体动压润滑理论和平面蜗轮传动啮合特点研究基础上,提出了该传动的弹性流体动压润滑模型。计算了整个接触区内的最小弹流膜厚,分析了该传动的弹流润滑状态,揭示了最小膜厚的分布规律:蜗杆啮入端的润滑状况优于啮出端,蜗杆齿顶的润滑状况优于齿根。分析了工况参数和优化变量对该传动润滑性能的影响情况,结果表明:改善平面蜗轮传动润滑性能较为有效的方法是优化压力角和增大蜗杆分度圆直径。

油溶性纳米TiO_2提高GL-5车辆齿轮油承载能力的研究

以硬脂酸作为修饰剂,利用溶胶-凝胶法制备了油溶性纳米TiO2颗粒,将其加入85W/90GL-5重负荷车辆齿轮油中,用四球摩擦磨损试验机考察了油品的摩擦学性能,并采用SEM、XPS对摩擦试验后的钢球磨斑表面进行了分析,对纳米TiO2在摩擦过程中的摩擦学作用机制进行了研究。结果表明纳米TiO2添加剂能够显著提高GL-5车辆齿轮油的承载能力;纳米TiO2在摩擦过程中发生分解,在摩擦表面形成硬度较高的纳米薄膜,也可以扩散渗透到金属基体中,从而使保护层不易被剥落。

高接触压力下齿轮油润滑特性

在重载条件下工作的润滑剂常常会受到高接触压力的影响,有时会导致润滑剂本身性质发生改变从而造成摩擦副失效,但目前对高接触压力条件下润滑剂性能的研究还不多。利用自制的新型膜厚测量仪测量GL-5型齿轮油在不同卷吸速度和接触压力下的干涉图像,并计算得到膜厚曲线进行成膜性能和润滑特性分析。结果表明,在低速重载的情况下GL-5齿轮油有较好的成膜能力;在高接触压力下,油膜形状呈平坦状分布,有助于减小压力峰值;随着接触压力的增加,由Hamrock-Dowson理论算得的膜厚值和实测值逐渐开始偏离,理论公式中卷吸速度和载荷的指数需要调整。

新型涂层钢蜗杆副传动机理研究与传动性能评价

为解决青铜蜗轮耐磨性差、疲劳强度低等问题,将新型涂层技术应用到钢蜗轮传动中。开展蜗杆传动弹性啮合分析、蜗轮齿面磨损分析和轮齿稳态温度场仿真分析,建立材料特性与蜗杆副应力场、磨损特性及温度场之间的关系,提出评价蜗杆副材料啮合性能、耐磨性及抗胶合能力的方法。在20Cr钢表面制备了超微细磷酸锰转化涂层和硫化亚铁固体润滑涂层,在摩擦磨损试验机上对涂层标准试件的摩擦学性能进行了评价,在传动试验台上对两种涂层钢蜗杆副进行传动性能综合试验。结果表明:两种涂层均具有优良的减摩耐磨性能,涂层钢蜗杆副较之未涂层钢蜗杆副缩短了跑合时间,具有更高的传动效率和更优良的抗胶合能力。上述研究为实现蜗杆传动以钢蜗轮替代青铜蜗轮的目标打下了基础,具有一定的理论意义和工程实用价值。

无侧隙平面一次包络端面啮合环面蜗杆副弹流润滑分析

为了研究无侧隙平面一次包络端面啮合环面蜗杆副共轭齿对在运行周期内的润滑性能,结合经典啮合理论,通过改变工具母面的转角参数,得到了重构接触线后端面式啮合的三维数学模型,并针对蜗杆两段式啮合的特点,构建了对应的弹流润滑模型,最后对共轭齿对啮合处在一个工作周期内的润滑特性和最小油膜厚度分布规律进行了分析。结果表明:啮入端沿接触线处的最小油膜厚度大于啮出端的最小油膜厚度;根据最小油膜厚度与膜厚比的分布情况,可知该传动在整个周期内主要以部分弹流润滑为主;适当地增大蜗杆分度圆直径和工具母面的产形倾角,能够有效地改善该新型蜗杆副的润滑特性。