混合润滑下齿面磨损预测研究及试验验证

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2018.02.004

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2018, Vol. 46 ›› Issue (2): 22-30.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2018.02.004

混合润滑下齿面磨损预测研究及试验验证

张建阁刘少军方特

中南大学机电工程学院∥高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙 410083

收稿日期:2017-06-20 修回日期:2017-11-08 出版日期:2018-02-25 发布日期:2018-01-02
通信作者: 张建阁( 1989-) ，男，博士，主要从事直升飞机润滑系统热分析与疲劳寿命研究 E-mail:huaxueyue@yeah.net
作者简介:张建阁( 1989-) ，男，博士，主要从事直升飞机润滑系统热分析与疲劳寿命研究
基金资助:
总装备部国防预研基金资助项目( 8130208)

Prediction of Gear Wear Ｒate in Mixed Lubrication and Experimental Verification

ZHANG Jiange LIU Shaojun FANG Te

School of Mechanical and Electrical Engineering∥State Key Laboratory for High Performance Complex Manufacturing， Central South University，Changsha 410083，Hunan，China

Received:2017-06-20 Revised:2017-11-08 Online:2018-02-25 Published:2018-01-02
Contact: 张建阁( 1989-) ，男，博士，主要从事直升飞机润滑系统热分析与疲劳寿命研究 E-mail:huaxueyue@yeah.net
About author:张建阁( 1989-) ，男，博士，主要从事直升飞机润滑系统热分析与疲劳寿命研究
Supported by:
Supported by the Assembly Ｒesearch Foundation( 8130208)

摘要/Abstract

摘要： 高速重载齿轮常常运行在混合润滑状态，粗糙齿面存在着较大的摩擦和极高的闪现温度，继而产生较高的能量损耗，并加速接触表面磨损失效进程．为准确预测混合润滑条件下的齿面磨损率，提出了一种新的磨损分析模型，使其能够在微观尺寸上对混合润滑区域的磨损过程进行准确的描述．在磨损分析之前，考虑了接触区域存在的热－弹－流耦合现象，建立了齿面磨损计算的数学模型，给出了计算模型中各参数的确定方法，并讨论了其适用范围．研究了一定工况下直齿轮齿面的接触情况、应力分布、闪现温升、润滑状态、摩擦以及磨损趋势，结果发现:齿面磨损受到多重因素的影响，其在齿面的分布也是非线性的;接触区域的温升会极大地改变混合润滑区域的润滑与摩擦界面;同时粗糙峰接触效应造成了较大的且剧烈波动的局部磨损率，加剧了齿面磨损程度．磨损率的预测结果与齿轮磨损试验的测量数据较为一致，表明文中所得模型可为齿轮的传动设计以及实际工程应用提供依据．

关键词: 直齿轮, 混合润滑, 粗糙峰接触, 摩擦, 闪温, 表面磨损

Abstract:

Gears with highspeed and heavyload always run in mixed lubricating conditions．Ｒough surfaces of gears experience heavy friction and high flash temperature，resulting in larger energy loss and accelerating surface wear failure． In order to predict tooth wear rate accurately under mixed lubricating conditions，a new wear analysis model is proposed so that it can accurately describe the process of wear in mixed lubricating area in a microscopic dimension． Before the implementation of wear analysis program， the effect is considered of a coupling thermo-elasto-hydrodynamic phenomenon in the contact area． Methods in the mathematical model of tooth wear have been pro

posed to decide parameters in the model and its application range is discussed． By studying the performance of spur gears in terms of contact situation，pressure distribution，rise of flash temperature，lubricating state，friction and wear trend， it is revealed that the tooth surface wear is affected by miscellaneous factors，and its distribution on the tooth surface is also nonlinear． The temperature rise will greatly change the lubrication and friction interface in the mixed lubricating state． At the same time，asperity contact effects bring about a larger local wear rate and violent fluctuation，and further exacerbate wear degree of the tooth surface． Finally，comparison between the prediction wear depth and the experimental measurements indicates close congruity． The verification of the gear wear test indi

cates that the prediction model can provide evidence for gear design and engineering application．

Key words: spur gears, mixed lubrication, asperity contact, friction, flash temperature, surface wear

中图分类号:

张建阁刘少军方特. 混合润滑下齿面磨损预测研究及试验验证 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2018, 46(2): 22-30.

ZHANG Jiange LIU Shaojun FANG Te .

Prediction of Gear Wear Ｒate in Mixed Lubrication and Experimental Verification

[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2018, 46(2): 22-30.

[1]	郭红, 秦立闯, 石明辉, 等. 耦合因素对混合润滑滑动轴承特性的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(5): 141-150.
[2]	宋新涛, 吴维, 苑士华. 考虑磨损和紊流的径向滑动轴承混合润滑分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(6): 121-128.
[3]	梁瑛娜, 高建新, 高殿荣. 仿生非光滑表面滑靴副水压轴向柱塞泵摩擦磨损及效率试验研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(6): 145-154.
[4]	王延忠, 窦德龙, 张震, 等. 多锥构型摩擦副同步过程影响因素分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(2): 58-66,83.
[5]	李刚, 李锋, 丁孺琦, 等. 基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(10): 140-152.
[6]	姜继海杜博然张健. 轴向柱塞泵液－磁复合支撑的应用前景及技术展望[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2021, 49(2): 88-98,109.
[7]	侯亮, 赖伟群, 崔凯, 等. 轴向柱塞马达平面配流副油膜润滑特性建模及分析[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2021, 49(2): 99-109,139.
[8]	王延忠, 徐梓淳, 马涛, 等. 修形人字齿轮的润滑及摩擦特性分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2021, 49(1): 93-102.
[9]	梁云张日盈张春辉. 湿式纸基摩擦材料的压缩回弹性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(8): 82-90.
[10]	宋新涛孙士青吴维. 考虑局部磨损和空化效应的径向滑动轴承混合润滑分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(8): 102-107,114.
[11]	张伟, 李淳潮, 李志远, 等. 新型系泊机构气动控制分支建模及摩擦力补偿试验研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2020, 48(2): 122-128.
[12]	耿魁伟徐志平李徐. 基于 MoS₂ /Graphene 复合材料的摩擦纳米发电机[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2020, 48(10): 113-119,128.
[13]	段志鹏宁晓茹苏良彬马浩. 矩形微通道流动入口段的阻力特性分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(9): 18-23.
[14]	王安麟于永强李晓田王楚昕. 可用于塑性材料的离散单元滞回力矩滚动阻力模型[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(5): 56-62，72.
[15]	陆龙生方何正子谢颖熙孙佳伟万珍平 . 碳纤维锻造复合材料的摩擦行为 [J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2019, 47(1): 7-13.

混合润滑下齿面磨损预测研究及试验验证

Prediction of Gear Wear Ｒate in Mixed Lubrication and Experimental Verification

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价