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齿轮本体温度场国内外研究现状

时间:2019-01-19 20:12来源:毕业论文
国际热分析协会(International Confederation for Thermal Analysis,ICTA)在1977年将热分析正式定义为:测量在指定温度下,物理性质与温度相互依赖关系的一门技术。当今热分析领域比较热门的热

国际热分析协会(International Confederation for Thermal Analysis,ICTA)在1977年将热分析正式定义为:“测量在指定温度下,物理性质与温度相互依赖关系的一门技术。”当今热分析领域比较热门的热分析方法有:差(示)热分析(DTA)、热重量法(TG)、导数热重量法(DTG)、差示扫描量热法(DSC)、热机械分析(TMA)和动态热机械分析(DMA)。与风机齿轮箱有关的热分析方法主要有热微粒分析、热发声法、热光学法、热电学法、热磁学法、温度滴定法等。32962
早在远古时期,原始人类已经学会了钻木取火,但很长一段时间限于科技水平的瓶颈,人们对摩擦生热的现象认识的并不是很透彻。直到18世纪,一些科学家由简单地定性认识到摩擦生热这一现象,发展到用科学的实验数据去分析这一现象。一百多年前,Bowen 和Holm 等在赫兹接触理论的基础上,相互挤压的弹性形变体间的传热机制进行了研究,首次提出接触体本体温度场的概念[1]。
国内许多专家学者在齿轮本体温度方面进行了大量研究:早在1980年,上海交通大学的王统[2]意识到重载高速齿轮在高温下易受胶合变形受到损坏,温度场的变化决定着润滑油的特性和齿轮热变形,限于当时有限元软件的技术瓶颈,只能通过理论微分方程初步求解齿轮温度。第二年王统[4]将研究对象改变为单齿,使得理论计算的结果更加的精确,然而在对流换热系数方面限于当时经验公式的缺乏,相关准则数的测定才刚刚开展,在考虑一般接触润滑油的条件下,使得对流换热系数的计算并不十分精确。与此同时,Nadir Patir,H.S.Cheng,陈同元[3]引入弹性流体动力学润滑理论(EHL),使得润滑油粘附在齿轮表面的对流换热系数更加精确,同时介绍了一种计算摩擦热流量的方法,构造出单齿温度场沿齿径方向的轮廓图。论文网 源`自*六)维[论*文'网www.lwfree.cn
对于单齿温度场的研究,国内学者在1980年[3]、1995年[5]、2006年[6]均有发表过颇具代表性的论文。肖来元、杨元山[5]提出了延拓边界元法,认为该法在不增加节点数的前提下即可提高计算精度和计算效率,值得商榷。李新亭[6]采用ANSYS有限元分析的方法画出了单齿某个啮合瞬间的温度状况,具体如何施加边界条件并未详细阐述。随着有限元软件技术的发展和计算机应用的深入,学者们不再局限于单齿温度场的研究,而是逐渐将视角转向整体齿圈。在齿面温度的影响因素方面,1985年D.P.Townsend、L.S.Akin[7]采用当时世界领先的动力循环式NASA齿轮试验机,考虑喷油冷却对对流换热系数的影响,并着重考虑喷油深浅度对齿轮表面的影响,使用快速响应式红外线温度测量仪,在实验上测量出齿轮温度的变化。2006年陈咏华、邓凯和李丽荣[8]从圆柱齿轮热畸变的材料机理出发,通过实验认为渗碳或碳氮共渗前合理的正火工艺是消除热应力的关键措施,采用碳氮共渗替代高温渗碳可以有效地减少由温差带来的热变形。近年来随着高铁事业不断发展,车用重载高速齿轮的温度影响因素对风电齿轮箱内齿轮有一定借鉴意义。陈晓玲、张武高、黄智勇、周平[9]在2007年研究了高速列车运行速度对齿轮箱温度分布的影响,分别考虑了和速度、载荷有关的两大类摩擦热损失,得出了不同转速下的热功率损失曲线和温度曲线。第二年陈晓玲、刘松丽、黄智勇、周平[10]研究了浸油深度对高速列车齿轮温度的影响,得出了齿轮箱各处随浸油深度变化的平衡温度曲线。李宝良、毕琳、陶雪娟[11]认为齿轮转速是影响齿轮温度分布的主要因素,并准确地列举了6张在特定转速下齿轮面的温度分布云图。
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Block最先提出齿轮摩擦的闪温理论,1990年杨文通、丁津原、马先贵[12]利用准稳态有限元分析的方法验证闪温理论,并指出低速转动下闪温理论存在一定的误差。齿轮本体的温度场和热变形有着一定的关系。1995年邱良恒、辛一行、王统、蒋松[13]利用温度场和热变形之间的关系改进了相关修形系数。十年之后,徐建宁、屈文涛、赵宁[14]屈文涛、沈允文、徐建宁、赵宁[15]分别就滚动轴承和齿轮的温度场和热变形展开讨论,完整地使用ANSYS画出了热变形失效图。王裕文、冯昂、侯年仓[16]利用红外热像仪测试啮合齿轮的温度场。陈磊、马希直[17]使用APDL语言自动跟踪啮合点的相对转速,继而计算摩擦热流量。李绍彬、李润方、林腾蛟[18]认为高速转动的齿轮产生的热量大部分会被润滑油带走,再加上齿轮导热系数较大的缘故,齿轮的温度趋近于稳态。田兴、李威[19]和惠英龙C、王玉玲、姚翠翠[20]都通过ANSYS仿真模拟得出齿根处温度最高,热流量堆积极易产生热变形和热应力的结论。张志彬,张开林,姚远[21]使用Fluent软件得出齿轮箱在润滑油飞溅的齿轮箱内,辐射中心温度最高并逐渐向四周递减。王振山,岳志强,张旭东,王克榛[22]使用Matlab方程求解热网络方程组,验证了热流在齿轮箱内的流动规律。 齿轮本体温度场国内外研究现状:http://www.lwfree.cn/yanjiu/20190119/29779.html
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