【精品】闪温分析

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1、风电齿轮箱的参数优化—行星齿轮的闪温曲线分析随着齿轮材料性能、热处理工艺水平、加工方法和表面工程技术的改进与发展，齿轮的接触和弯曲强度己逐渐能满足应用要求，而胶合失效经常在高速重载T况下突然发生，从而限制了承载能力和使用寿命的提高。风力发电机在安装之后都应立刻以设计的满载荷容量运行。此吋，齿轮和轴承的轮廓粗糙度任然占据主导地位。在粗糙度高峰的局部高接触应力町能造成微点蚀、表而破损、磨损或其它无法恢复的磨损过程。风力发电机在启动、紧急停车及强阵风运行的情况下，齿轮箱的齿轮都会承受较人的载荷及一些未知

2、载荷，齿轮齿面间会出现较人的滑动，经常会引起胶合失效。尽管冇关胶合失效的研究成果很多，但胶合一直是一个重要的研究课题，以往关于胶合的研究可以大致分为以卜三类：①胶合测试，以试验方法对各种材料和润滑剂的组合进行测试，确定其胶合失效机理；②预防胶合火效的措施，帮助设计人员选择合适的润滑剂和添加剂，并且优化零件的几何形状；③定最计算准则，从实际应用的观点，估算零件胶合失效准则，如常见的PVlPVPaxo准则，几值法和温度准则等。Block提出的闪温理论是胶合承载能力讣算的最重要的理论一。闪温理论认为，

3、摩擦接触区的温度由两部分纽成，一部分是将要进入摩擦接触区的表而温度，称为木体温度，木体温度是通过齿轮箱的热平衡过程而建立起來的。在齿轮箱中，冇几种热源，其中最重要的是轮齿、轴承的摩擦，还有其它的热源，例如密封与汕流产生的热源。当节线速度超过80m/s时，在啮合和风阻损失小因搅汕而产住的热是很重要的，应当予以考虑；另一部分是进入摩擦接触区后山摩擦热引起的温升，山于表而上一点在接触区中的吋间很短，因此温升是瞬吋变化的，称为闪温。齿轮接触温度是接触面的本体温度和闪温Z和。图1一对齿轮啮介线圈■图2.单个

4、齿伦更啮合线的载荷分布图3.外啮合齿轮接触温度分布图根据图1、图2和图3,可以看出一对啮合齿轮,伦1为主动轮，逆时针旋转，轮2为从动轮,顺时针旋转。AE线段是实际啮合线段。两轮轮齿在没冇进行啮合前，齿轮存在木体温度，齿轮箱内有汕温。当齿轮开始啮合，在瞬时A点处，齿轮之间的载荷并没有达到最人，但是闪温温度已经达到最大值，随着齿轮啮合线接近齿轮的节点C,闪温温度降低，期间在B点附近会出现短暂的温度上升，之后温度降低，直到到达节点C,闪温温度最低，齿轮只有木体温度。随着两个齿轮逐渐分离，齿而的闪温开始上

5、升，在D点附近会出现一个高温，同时温度会迅速降低，过了D点闪温又再次上升，直到啮出。与疲劳损伤发展的时间相对不同，一个单纯的瞬时超载会产生严重的胶合损伤，以至于使齿轮不能再使用，为了提高齿轮副抗点蚀和胶合的能力，均衡两齿轮的闪温，可以避免瞬时超载造成对齿轮的损害，同吋也提高了齿轮的使用寿命。1.影响齿轮轮齿闪温的主要因素斜齿轮齿而的载荷分布与载荷量、齿面各点的接触刚度、齿轮副的重合度、啮合谋差以及支撐变形等因素有关。齿面接他点的曲率半径可由下式求&=rh*tga/sin/h图3.外啮合齿轮接触温度

6、分布图根据图1、图2和图3,可以看出一对啮合齿轮,伦1为主动轮，逆时针旋转，轮2为从动轮,顺时针旋转。AE线段是实际啮合线段。两轮轮齿在没冇进行啮合前，齿轮存在木体温度，齿轮箱内有汕温。当齿轮开始啮合，在瞬时A点处，齿轮之间的载荷并没有达到最人，但是闪温温度已经达到最大值，随着齿轮啮合线接近齿轮的节点C,闪温温度降低，期间在B点附近会出现短暂的温度上升，之后温度降低，直到到达节点C,闪温温度最低，齿轮只有木体温度。随着两个齿轮逐渐分离，齿而的闪温开始上升，在D点附近会出现一个高温，同时温度会迅速降

7、低，过了D点闪温又再次上升，直到啮出。与疲劳损伤发展的时间相对不同，一个单纯的瞬时超载会产生严重的胶合损伤，以至于使齿轮不能再使用，为了提高齿轮副抗点蚀和胶合的能力，均衡两齿轮的闪温，可以避免瞬时超载造成对齿轮的损害，同吋也提高了齿轮的使用寿命。1.影响齿轮轮齿闪温的主要因素斜齿轮齿而的载荷分布与载荷量、齿面各点的接触刚度、齿轮副的重合度、啮合谋差以及支撐变形等因素有关。齿面接他点的曲率半径可由下式求&=rh*tga/sin/h式屮：%——基圆半径；U接触点压力角；九—一基圆螺旋升角。齿面接触点垂

8、直于接触线的切向速度可由下式求出：u,i*r*sinscos0伽⑵式中：w——角速度；r——嵌触点回转半径；0接触点螺旋角。1.Block计算齿面闪温的基本公式木文以封闭式双极齿轮箱的某级行星齿轮为例，按照理论计算得到齿轮的相关参数，在K1SSSOFT内计算得到太阳轮和行星齿轮的闪温Illi线如图4所示。由于风力发电机齿轮箱具有特有的性质，在齿轮的损坏中，太阳轮首先出现故障的概率较人，因此本文以太阳轮和行星齿轮作为主要研究的对彖。图4.太阳轮和行星齿轮的闪温曲线从图中可以看出，齿轮