船用动力后传动系统齿轮抗胶合承载性能分析及实验研究

1、船用动力后传动系统齿轮抗胶合承载性能分析及实验研究后传动系统是船舶动力装置的重要子系统 , 它决定着船舶的综合性能。随着 船用动力后传动系统向高速重载方向的开展 , 齿面温度不断升高引起的齿面胶合 已成为设备的主要失效形式之一 , 这使齿轮抗胶合承载性能分析成为现阶段船舶 工程实际中急需要解决的问题。对于船用动力后传动系统齿面胶合强度的计算 , 至今尚无成熟统一的计算方 法,齿面瞬时温升引起的热胶合危害对船舶运行及性能的影响日益明显, 在该领域国内的研究大多忽略了齿面瞬时接触温度对齿轮抗胶合承载性能的影响 , 加之 热胶合危害具有突发性和不可预期性 , 目前急需对后传动系统齿轮抗胶合承载性 能

2、进行更为精确的计算和校核以提高其可靠性。 本文以船用动力后传动系统作为 研究对象 ,分析混合热弹流润滑啮合时域内齿轮抗胶合承载性能 , 对掌握复杂船 用动力后传动系统的齿轮齿面抗胶合承载性能、 抗胶合优化设计具有重要的理论 和实用价值。根据给定船用齿轮结构参数和传动形式并考虑了ISO和AGM标准限制，基于船用动力后传动系统实时全工况运行条件下 , 推导出重载高速宽长齿轮啮合时域 齿面温度改进算法 , 考虑了润滑油粘 -压和粘- 温、齿轮载荷分担和齿廓修型 , 该算 法既能满足两种标准 , 又能保障交替接触区域沿啮合线上几个关键特征点处混合 热弹流润滑特性更优。 探讨了热稳态啮合时域内齿面瞬时温

3、升和最小油膜厚度求 解, 分析了齿轮修形、变位系数和模数等参数对齿面接触温度的影响 , 揭示了啮合 区齿面接触温度和油膜厚度沿啮合线的时变规律 , 解析了不同船用动力后传动方 式并对其结果比较。研究结果说明：在一个齿轮交替啮合循环周期中，ISO和AGM标准始终比本 文改进算法数值偏大。尤其是在啮入和啮出端处相差明显 , 验证了本文改进算法 的精确度略高于ISO标准和AGM蘇准。开展了船用动力后传动系统齿轮混合热弹流润滑特性分析 , 基于赫兹接触导 热理论,建立了交替啮合线载荷混合热弹流模型 , 探究了传动系统啮合齿面摩擦 系数对热稳态混合弹流润滑状态的影响 , 划定了齿轮交替啮合区间并考虑了载

4、荷 分担系数 , 揭示了齿面接触载荷沿啮合线分布及其变化规律 , 以节点处油膜温度 作为求解混合热弹流润滑油膜温度场初始预算温度 , 通过求解混合热弹流润滑方 程组得到沿接触区交替啮合线载荷齿面瞬时温升和油膜温度分布及其时变规律 , 并研究了不同参数对齿面接触瞬时温升的影响。 基于混合热弹流理论系统研究船 用动力后传动系统齿轮胶合承载性能。综合分析后传动系统齿轮抗胶合承载性能的判定依据及设计标准。 采用数值 模拟研究不同传动方式和数值算法人字齿面接触温度的时变规律。考虑到齿轮啮合接触区的混合热弹润滑特性 , 获得了船用动力后传动系统啮 合轮齿瞬时温升和油膜厚度分布 , 计及各种齿轮参数和油品参

5、数对混合热弹流润 滑特性影响,并对人字齿轮副抗胶合承载性能进行了综合判定。利用MATLA和VB软件二次开发对混合热弹流润滑特性进行实用化求解，研制了船用动力后传 动系统齿轮抗胶合承载性能分析计算软件。根据船用动力后传动系统内各零部件之间的传热关系 , 基于热节点网络法 , 构建了传动系统热节点分支互联分析模型 , 确定了船用后传动传动系统的热传递 网络、热传递关系和热流平衡方程式。基于不同工作状况下的温度分布规律 , 得 到了传动系统各重要位置的稳态温度场相应数据并进行比较分析 , 为高速重载齿 轮抗胶合性能分析提供详细的理论数据。通过封闭功率流式齿轮传动实验台并采用热电偶式测温系统 , 对齿轮啮合过 程中齿面及次外表