齿轮干运转技术研究进展报告.doc

齿轮干运转技术研究进展报告一、绪言直升机减速器润滑系统出现故障，齿轮轴承将处于无润滑油工作状态，使减速器在短时间内破坏，造成灾难性的后果。美国、欧洲、日本和俄罗斯均对直升机有3060分钟不等的干运转能力要求，以便飞行员脱离作战环境。出于国防、经济和技术考虑，国外对提高直升机润滑系统应急能力的措施严加保密。我们查到的研究提高齿轮干运转能力的方法有：1.选用耐高温轴承齿轮材料航空高性能齿轮钢的发展已经历三代：第一代齿轮钢是以aisi9310钢为代表的低合金表层硬化钢，我国现用航空齿轮钢如12crni3a、12cr2ni4a、16crni3moa 、16cr3niwmovnba 等都属于第一代齿轮钢，使用温度只能维持在250以下。第二代齿轮钢区别于第一代的主要特征是耐温性能高，其代表钢种为m50nil,可在350以下稳定使用。第三代齿轮钢中gearmet c69合金表层硬度可达hrc69芯部硬度hrc50以上，应用于包括直升机传动机构在内的齿轮可减重50%。css-42l钢的室温硬度达到hrc68, 430下为hrc62，直到535仍可保持在hrc58以上。 2. 添加剂为磷酸酯或聚苯硫醚的油雾润滑 在正常工作情况下辅助油箱保存一定量的润滑油，压力探测器探测到失油状态后将包含高浓度磷酸脂的添加剂间隔地注入辅助油箱的润滑油中。辅助润滑系统采用油雾润滑，运用流动的压缩空气将含磷酸酯添加剂的润滑油变成油雾送到齿轮轴承表面，油雾在齿轮轴承表面生成一层润滑保护膜。3.表面改性技术 （a）齿轮干运转 (b) 表面含3%mos2齿轮干运转改性后的齿轮表面抗磨性（b）明显好于未改性齿轮（a） 4. 增加一套应急液压滑润系统 主滑油泵和辅助滑油泵共用一个油池。在正常工作状态下通过主滑油泵提供润滑油，润滑油经外部管路进入散热器冷却后通过油滤进入主减速器内部，当外部管路或散热器被损坏时，主减速器内润滑油池液面由于泄漏逐渐降低直至主滑油泵吸不到润滑油为止，此时辅助滑油泵单独供油，润滑油不经冷却直接进入油滤，使主减速器机匣内部润滑油路压力维持在较低水平。二、 研究内容由于国外对直升机减速器润滑系统的应急措施研究严加保密，我们相信一定还有一些尚未公开的技术，但每种方法均有局限性，单纯依靠一种方法具有很高的技术难度、成本也高，如选用合适的2种或2种以上方法利用协同效应，效果会更好、成本也不高。油雾润滑和油气润滑都属于气液两相流体的冷却润滑技术，都是微量润滑。虽然油雾润滑具有良好的润滑效果，但有许多缺点，与油气润滑相比相形见绌：（1）油气润滑适用于高温、重载、高速或极低速以及轴承座有水和脏物侵入的场合，而油雾润滑对在重载和高速的场合润滑效果欠佳；（2）油气润滑适应任何粘度的机械油以及半流动干油，可以使用含有固体成分的添加剂；而油雾润滑适应粘度1000cst 的机械油，不能使用含有固体成分的添加剂如石墨、铝粉和二硫化钼；（3）油气润滑耗油量是油雾润滑的1/10, 压缩空气能更好地散热不会产生多余的热量；而油雾润滑过量的润滑油会产生多余的热量不利于冷却;（4）油气润滑时油气分离油不被雾化、不污染环境；而油雾润滑在排出的压缩空气中含有少量的悬浮油粒污染环境、对操作人员的健康不利。研究内容：1.选用多种添加剂进行油雾润滑和油气润滑对比试验，找出抗磨性最好的添加剂2.表面改性技术在原有的基础上继续研究三、 研究进展1. 5%添加剂的926航空油的油雾润滑在926航空油中添加5%的t321、t307、zddp、t391分别做12cr2ni4a钢副的45min喷油雾摩擦磨损试验（上下试样相对滑动速度2.62m/s载荷100n），待摩擦系数急剧上升时喷一次油雾， 每次喷量为0.01ml, 每次喷的时间为10秒钟，结果发现几种添加剂均改善了干运转的磨损状况，抗磨效果最好的是zddp和t391。含5%t391的添加剂运转45min磨损量仅是干运转12min的1/54。 干运转12min 926初油5%t307 5%t3215%zddp 5%t391 5%添加剂926航空油的油雾润滑摩擦系数2. 2%添加剂的dod航空油的油雾润滑在dod航空油中添加2%的t321、t307、zddp、t391添加剂做12cr2ni4a钢副的45min摩擦磨损试验，结果发现上下试样在相对滑动速度2.62m/s载荷100n时几种添加剂均改善了干运转的磨损状况，抗磨效果好的是zddp和t391，抗磨效果最好的是2%t391。3. t391抗磨损的最佳百分含量分别做质量分数1%t391、2% t391、3.5% t391dod航空油的油气润滑摩擦磨损试验， 发现2% t391dod的抗磨效果好于其余两种，1%t391dod的抗磨效果最差。4.离子注入均匀性研究常规离子注入层较薄（不大于1m），且离子注入是一个“视线加工”，只有暴露在离子束下的工件表面才能被离子注入，而对于其他表面，不得不采用带有自转加公转的复杂转动靶台来解决之，甚至存在工件即使运动也无法完成凹面或内腔处理的情况，这就促使全方位离子注入技术的发展，它可在较简单的装置中实现对异形工件和多个工件批量地进行全方位的离子注入。全方位离子注入的原理如下：在处理时，先将工件置于真空室内，采用热阴极、射频（rf）、电子回旋共振（ecr）、金属蒸汽真空弧放电（mevva）等多种方法产生弥漫在整个真空室内psii所需的等离子体，这样工件就直接湮没在等离子体中。若以工件为阴极，真空室壁为阳极，施加一高压脉冲，正离子在电场作用下被加速，射向工件表面并注入工件表面。对表面导电的工件，由于电场总垂直于工件表面，只要近表面处的等离子体荷电分布比较均匀， 对形状复杂的工件都可得到相当均匀的注入表层。但根据所查资料，目前全方位离子注入适用于非金属离子，而对多数金属离子不适应。四、 下一步工作1. 用2%几种添加剂做油气v=5-7m/s的相对滑动速度的摩擦实验，检验几种添加剂中t391是否抗磨损性能最好2.进行v=5-7m/s油雾和油气摩擦磨