齿面润滑压力和油膜厚度的数值分析

合集下载

困油时外啮合高速润滑泵全齿面油膜厚度计算

＠
２０１３Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
仪表技术
困油时外啮合高速润滑泵全齿面油膜厚度计算
孙付春，李玉龙方方
（成都理工大学核技术与自动化学院，成都６１００５９；成都大学工业制造学院，成都６１０１０６）
度的影响。而作为高速外啮合润滑泵所使用的这
四川省科技厅基础研究
Ｐａ。图１（ｄ）～（ｆ）和图１（ｆ）～（ｈ）描述了困油区２（图中黑色区域）的压缩过程和膨胀过程，其中的困
油压力以Ｐ，表示，／Ｐａ，下同。
项目（２０１１ＪＹ００７６）资助第一作者简介：孙付春（１９８ｌ一），男，江苏东台人，讲师，成都理工大
各类车辆、工程机械领域的润滑系统中有着广泛的应用 ¨ ，其常规的工作压力为１ＭＰａ左右，工作转
速为１２００～４０００ｒ／ａｒｉｎ；高于４０００ｒ／ｍｉｎ的转速
摘
要
为把握困油压力和油膜两端压差以及与众不同的液压载荷，如何影响外啮合高速润滑泵齿面的最小油膜厚度，先从
直齿齿轮传动的几何关系和刚性等黏度润滑理论入手，建立出包含初始压差的最小油膜厚度及油膜破裂点位置的计算式。
实例的结果表明：困油压力造成了载荷的较大波动，甚至出现负值载荷；困油压力通过改变载荷和油膜两端压差来影响齿面

低速重载开式齿轮齿条传动润滑状态分析

２０１５年５月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｍａｖ２０１５Ｖｏ１．４０Ｎｏ．５
第４０卷第５期
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４ — ０１５０．２０１５．０５．０２０
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＬｕｂｒｉｃａｔｉｏｎＳｔａｔｅｏｆＯｐｅｎＰｉｎｉｏｎａｎｄＲａｃｋＤｒｉｖｅｕｎｄｅｒＬｏｗ．．ｓｐｅｅｄａｎｄＨｅａｖｙ．．１ｏａｄ
ｇｉｎｇｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｏｎｔｈｅｒａｃｋｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅｏｆｔｈｅＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓＳｈｉｐＬｉｔ．ｆＴｈｅｐｒｅｓ —
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｅｏｆｏｐｅｎｐｉｎｉｏｎａｎｄｒａｃｋｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｌｏｗ－ｓｐｅｅｄ，ｈｅａｖｙ－ｌｏａｄａｎｄｒｅｆｑｕｅｎｔｃｈａｎ —
大润滑油黏度。
关键词：齿轮齿条；压黏系数；油膜厚度：润滑状态中图分类号：ＴＨ１１７．２：ＴＨ１３２．４１文献标志码：Ａ文章编号：０２５４ — ０１５０（２０１５）５－０９８ — ６

渐开线直齿圆柱齿轮接触强度和油膜厚度计算

渐开线直齿圆柱齿轮接触强度和油膜厚度计算
渐开线直齿圆柱齿轮的接触强度和油膜厚度的计算是根据齿轮的几何尺寸、材料性质和工作条件来确定的。

1. 接触强度计算：
接触强度是指齿轮啮合面上单位宽度上承受的载荷。

计算接触强度的一种常用方法是使用Lewis公式：
σ_h = (Pd*K_v*K_o*K_t*K_r*K_s) / (Zd*F_r)
其中，σ_h为接触强度（MPa），P为传递功率（kW），d为
传动齿轮的分度圆直径（mm），K_v为韧性系数，K_o为载
荷分布系数，K_t为热弹系数，K_r为齿根强度几何系数，
K_s为表面强度几何系数，Z为传动齿轮的齿数，F_r为传动
齿轮的分度圆上的径向力（N）。

2. 油膜厚度计算：
油膜厚度是指齿轮啮合时齿面之间的油膜厚度，通常使用基于Hertz接触理论的公式计算。

h_0 = (0.3704*F_r^0.6773) / (E^(0.9267*n))
其中，h_0为油膜厚度（mm），F_r为传动齿轮的分度圆上的
径向力（N），E为齿轮材料的弹性模量（MPa），n为润滑
状态指数。

润滑状态指数的取值范围为0.47-1.0，通常取0.7。

以上是渐开线直齿圆柱齿轮接触强度和油膜厚度的基本计算方法，具体的计算还需要根据具体的工作条件和材料性质来确定。

同时需要注意的是，以上计算结果仅供参考，实际应用中还需要考虑一些其他因素，如齿轮的磨损、润滑方式、工作温度等。

圆弧齿轮等温弹流润滑的多重网格数值分析

圆弧齿轮等温弹流润滑的多重网格数值分析
时高伟王优强（青岛理工大学山东青岛２６３）６０３
摘要：根据圆弧齿轮啮合原理建立单圆弧齿轮等效线接触弹流润滑模型，、利用多重网格法求解其等温弹性流体动｛ｌ力润滑的数值解，分析不同参数变量对润滑油膜压力和膜厚的影响。结果表明：齿轮转速、模数、传动比、压力角、润幺
ｍｅｈｄ．ｈｆｅｔｆｄｆｒｎｒａｔｒｎｔｅｐｅｓｒｎｌｔｉｋｅｓｗｅｅｄｓｕｓｄＴｅｒｓｌｓｓｏｔａ，ｈｔｏＴｅｅｃｓｏｉｅｅｔｐａｍｅｅｓｏｈｒｓｕｅａｄｆｍｈｃｎｓｒｉｃｓｅ．ｈｅｕｔｈｗｈｔａｔｅｉｓｒｔｔｎｐｅｍｏｕｕ，ｒｎｍｉｓｏａｉｐｅｓｒｇｅ，ｄｖｓｏｉｎｒａｅ，ｌｐｅｓｒｅｒａｅｄｆｍｈｃ — ｏａｉａｓｅｄ，ｄｌｓｔａｓｓｉｎｒｔｏ，ｒｓｕｅａｌａｉｃｓｔｉｃｅｓｆｍｒｓｕｅｄｃｅｓｓａｌｔｉｋｏｌｎｎｙｉｎｉ
ＳｈｏｉＷａｇＹｏｑａｇｉＧａｗｅｎｕｉｎ
（ｉｇａｅｈｏｇａＵｉｒｔ，ｉｄｏＳａｄｎ６０３ＣｉａＱｎｄｏＴｃｎｌｉｌｎｖｓｙＱｎａｈｎｏｇ６３，ｈｎ）ｏｃｅｉｇ２
ＡｂｔａｔＢａｅｎｃｒｕａＣｇａｎａｅｎｒｎｉｌａｅｕｖｌｎｉｅｃｎａｔｅａｔｈｄ０ｙａｃｌｂｃｔｎｓｒｃ：ｓｄｏｉｃｌｒａｅｅｇｇｍｅｔｐｃｐｅ，ｑｉａｅｔｌｏｔｃｌｏｙｒｄｎｍｉｕｒａｉｒｒｉｎｓｉｏ

齿轮润滑分析及油量控制_常荣福

第32卷第6期2004年12月江苏冶金Jiangsu MetallurgyV ol.32 No.6Dec.2004齿轮润滑分析及油量控制常荣福(宝钢集团苏州冶金机械厂苏州,215004)收稿日期:2004-07-25作者简介:常荣福男,1973年2月生,助理工程师。

电话:(0512)68623453摘要:通过对齿轮润滑的分析,给出了齿轮润滑油量的控制方法。

关键词:齿轮;润滑;油量;油膜厚度;冷却中图分类号:T H132.41引言齿轮传动润滑的主要作用是减少摩擦和磨损,降低齿面工作温度。

采用液体润滑剂还能带走摩擦所产生的热量,对降低温升更加有效。

此外,润滑剂还有防腐、传递动力、消除污物、减振和密封等作用。

1 润滑类型分析齿轮啮合过程是复杂的,每一对进入啮合的轮齿的接触点连续在齿面滚动,并承受极高压力。

但除了在节点处两齿面运动速度相同,可能看成是纯滚动外,在其余各接触点,两齿面运动速度并不相同,也就是说,既有滑动,也有滚动。

对主动齿轮表面来说,将是沿着离开节线的方向滑动,而从动齿轮表面则是向着节线方向滑动,这种滑动对润滑剂的走向有一定关系。

轮齿啮合传动时,一般情况下啮合时间非常短,并且在齿面上出现很大的接触应力。

轮齿在沿啮合线运动时,其接触点处的瞬时曲率半径、接触点处两齿面的滚滑速度及接触载荷都是变化的。

所以齿轮的润滑状态也很复杂,在正常情况下,两个相啮合的齿面,在压力下建立了薄层油膜,由弹性流体动压油膜承受载荷,但在齿根和齿顶处则多半是在混合摩擦或边界润滑的情况下接触。

这和载荷、速度的大小以及油膜厚度和表面粗糙度综合值K 等因素有关。

K =h min /R 21+R 21 式中 h min为最小油膜厚度;R 1,R 2为齿面1,2的粗超度。

当K <1时,可以认为轮齿处于边界润滑状态;当1[K [3时,可以认为轮齿处于混合润滑状态,即齿轮轮齿处于部分弹性流体动力润滑状态;当K >3时,可以认为轮齿处于完全弹性流体动力润滑状态。

齿轮传动中的最小油膜厚度与润滑

ｐｅｅｔｈｏｃｔｎｈｔｍｕｔｅｍｔｏａｏｄｔｅｒｓｎｓｔｅｅｎｌｉｓｔａｉｏｓｂｅｔｖｉｈ，
ｔｏｆｌｂｉａｎｇｏｌｉｎｏｕ，ｃｔａｉ
ｔｔｉｍｌｅｈｓｏｈｌｕｄｔ
“ ＝
＝
ｎａ＋
— 】（ —一ｊｊ３）
（）４
单位接触宽度上的法向载荷
Ｆ／ＢｏａＬ（ｅｓ）
式中ｒ、１＂２ ——大、小齿轮分度圆半径
— —
成润滑油膜后，因压一粘效应的作用，而使油膜变得十分刚挺，齿面微凸体发生塑性变形，应力水平
Ｈ咖。＝２６ａ５珈ｕ。Ｐ４Ｅ。一Ｂ（）．５。４（）。３一∞ 。１
的工作可靠性，具有十分重要的现实意义。随着国
民经济的发展，各种机械越来越趋向高速、重载。在传递动力齿轮机构中的载荷、接触状态、速度、
根据热传导建立的瞬时温度理论在齿面啮合点处由于较高的接触应力相对滑动所产生的瞬时温升与齿轮本身温度之和超过临界温度时油膜将被破坏油膜不被破坏的条件估算是nnt67b01l7式中n供油温度耻h钭8羔zl一58式中厂一齿面问的摩擦系数006自跑合后的表面光洁度
维普资讯
降低，随微凸体的磨损而有效地扩大了接触面积，提高了承载能力。而对于高速重载的传动，其主要
啮合点距节点的距离
ｎ—— 小齿轮的转速
Ｆ．圆周力 —— 日 — 齿宽 —
失效形式则为胶合。当润滑油膜的破坏使齿面微凸

润滑数值计算方法 pdf

润滑数值计算方法润滑数值计算是润滑剂配方设计和润滑系统性能评估的重要环节。

合理的润滑数值计算有助于提高润滑剂的性能，降低能耗，减少设备磨损，延长设备使用寿命。

以下简要介绍润滑数值计算方法：一、润滑油黏度计算润滑油的黏度是衡量润滑油流动性能的重要指标。

润滑油黏度的计算通常采用动力黏度公式：μ = τ / (2πηr)其中，μ为润滑油的动力黏度（Pa·s），τ为剪切应力（Pa），η为润滑油的剪切速率（s-1），r为润滑油流动半径（m）。

二、润滑油膜厚度计算润滑油膜厚度是影响润滑效果的关键因素。

合理的润滑油膜厚度可以确保润滑油在摩擦表面形成良好的润滑膜，降低摩擦磨损。

润滑油膜厚度的计算公式为：h = (μ * V) / (2πηr)其中，h为润滑油膜厚度（mm），μ为润滑油的动态黏度（Pa·s），V为润滑油的体积流量（m³/s），η为润滑油的剪切速率（s-1），r为润滑油流动半径（m）。

三、润滑油泵压差计算润滑油泵压差是衡量润滑油泵输送能力的重要参数。

合理的润滑油泵压差可以确保润滑油在输送过程中保持良好的流动性。

润滑油泵压差的计算公式为：ΔP = (ρ * g * h) / (2πηr)其中，ΔP为润滑油泵压差（Pa），ρ为润滑油的密度（kg/m³），g为重力加速度（m/s²），h为润滑油泵出口与入口的高度差（m），η为润滑油的剪切速率（s-1），r为润滑油流动半径（m）。

四、润滑油冷却效果计算润滑油的冷却效果对于润滑系统的稳定运行至关重要。

润滑油冷却效果的计算通常采用热交换公式：Q = U * (T2 - T1)其中，Q为润滑油冷却效果（W），U为润滑油的热交换系数（W/(m²·K)），T1为润滑油的入口温度（K），T2为润滑油的出口温度（K）。

五、润滑油系统能耗计算润滑油系统的能耗主要包括润滑油泵的功耗、润滑油冷却器的功耗以及润滑油加热器的功耗。

渐开线直齿圆柱齿轮接触强度和油膜厚度计算

渐开线直齿圆柱齿轮接触强度和油膜厚度计算摘要：一、引言二、渐开线直齿圆柱齿轮的接触强度计算1.接触强度的定义2.接触强度的计算方法3.接触强度的影响因素三、渐开线直齿圆柱齿轮的油膜厚度计算1.油膜厚度的定义2.油膜厚度的计算方法3.油膜厚度的影响因素四、结论正文：一、引言齿轮传动是机械传动中常见的一种方式，其传动效率和可靠性直接影响到整个机械系统的性能。

在齿轮传动中，渐开线直齿圆柱齿轮由于具有传动效率高、承载能力强等优点，被广泛应用于各种机械传动系统中。

然而，在实际应用中，由于齿轮的受力、磨损、润滑等因素的影响，会导致齿轮传动出现各种问题，如齿轮的接触强度不足、油膜厚度不足等。

因此，对渐开线直齿圆柱齿轮的接触强度和油膜厚度进行计算，对提高齿轮传动的性能和可靠性具有重要意义。

二、渐开线直齿圆柱齿轮的接触强度计算1.接触强度的定义接触强度是指齿轮在传动过程中，齿面所承受的载荷强度。

接触强度的大小直接影响到齿轮的传动性能和寿命。

2.接触强度的计算方法接触强度的计算公式如下：σ= F / A其中，σ表示接触强度，F 表示齿轮所承受的载荷，A 表示齿轮齿面的面积。

3.接触强度的影响因素接触强度的大小取决于齿轮所承受的载荷和齿面的面积。

此外，齿轮的材料、热处理方式、齿面粗糙度等因素也会影响接触强度。

三、渐开线直齿圆柱齿轮的油膜厚度计算1.油膜厚度的定义油膜厚度是指在齿轮传动过程中，齿轮齿面之间形成的油膜的厚度。

油膜厚度的大小直接影响到齿轮的传动性能和寿命。

2.油膜厚度的计算方法油膜厚度的计算公式如下：h = (F * β) / (2 * μ * σ)其中，h 表示油膜厚度，F 表示齿轮所承受的载荷，β表示齿轮的摩擦系数，μ表示齿轮油的粘度，σ表示接触强度。

3.油膜厚度的影响因素油膜厚度的大小取决于齿轮所承受的载荷、摩擦系数、油的粘度等因素。

此外，齿轮的材料、热处理方式、齿面粗糙度等因素也会影响油膜厚度。

四、结论通过对渐开线直齿圆柱齿轮的接触强度和油膜厚度进行计算，可以提高齿轮传动的性能和可靠性。

齿轮传动的润滑资料

或 Rz 值，m H——齿面接触应力，MPa ——油膜比厚
一、概述
运动副之中存在摩擦，从有齿轮传动的时候起，古人就知道用动物脂肪来解决这个问题。但是在一个相当长的历史时期，摩擦、磨损和润滑的问题还没有系统化，科学化。人们在设计齿轮传动的时候，往往不考虑润滑油。而是在使用齿轮的时候才从维护设备的角度出发，选择润滑剂来润滑齿轮。因此，这种选油带有很大的盲目性。选错油、用错油的例子屡见不鲜。一直到了20世纪60年代，摩擦、磨损和润滑归纳、提升成为一门新兴的学科——摩擦学。从摩擦学的观点来看，润滑剂也是一种零件，相对于一般机械零件来说，它是柔性的。因此，进行齿轮传动设计的时候，就应该包括对齿轮润滑剂的设计。这是一种新的观点，是齿轮传动设计的创新。随着齿轮装置朝着大功率、高性能、小体积的方向发展，导致齿面负荷增大，散热空间减小。为了使齿轮装置达到预期的设计性能，延长寿命，齿轮的润滑就显得更加重要。
2008年全国齿轮传动润滑技术培训及研讨会资料
齿轮传动的润滑
郑州大学吴晓铃
齿轮行业生产力促进中心全国齿轮行业技术情报总网
二OO八年六月
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿轮传动的润滑
主要代号
b——齿宽，mm d1——小齿轮分度圆直径，mm dw1——小齿轮节圆直径，mm hmin——最小油膜厚度，m n1——小齿轮转速，r/min ——节圆线速度；卷吸速度，m/s g——齿面滑动速度，m/s u——齿数比，u=z2/z1 w——单位齿宽上的载荷，N/mm E′——综合弹性模量，N/mm2 Ft——端面分度圆上的名义切向力，N K——齿面接触负荷系数，MPa KA——使用系数 KH——接触强度计算的齿间载荷分配系数 KH——接触强度计算的齿向载荷分布系数 KV——动载系数

基于弹流润滑理论的斜齿圆柱齿轮油膜厚度影响参数分析

2008 年 11 月第 33 卷第 11 期
润滑与密封
LUBR ICAT I ON ENG I NEER I NG
N ov . 2008 V ol 33 No 11
基于弹流润滑理论的斜齿圆柱齿轮油膜厚度影响参数分析
龚小平 1 崔利杰 1, 2 仝崇楼 1
( 1 空军工程大学理学院陕西西安 710051; 2 93544 部队河北定兴 072650)
摘要: 基于弹流润滑理论 , 利用计算机仿真计算方法 , 分析了斜齿圆柱齿轮齿间最小油膜厚度沿啮合区间的变化规律 , 分别在传动比变化和不变 2 种情况下研究了齿轮参数对齿间节点处油膜厚度的影响规律。结果表明 , 当传动比变化时 , 油膜厚度随齿轮传动法向模数的增加而增加, 随有效齿宽、螺旋角和法向压力角等齿轮参数的增加而减小 ; 当传动比不变时 , 随齿轮参数的增加 , 油膜厚度增加。关键词 : 斜齿圆柱齿轮 ; 弹流润滑 ; 齿轮参数 ; 最小油膜厚度中图分类号 : TH 117 文献标识码 : A 文章编号: 0254- 0150 ( 2008) 11- 073- 4
[ 2]
膜厚度变化如图 3 所示, 当 s = 0 时, 得出的结果为节点处的油膜厚度。另外, 与图 1进行对比可以发现, 齿轮在啮合过程中, 当小齿轮齿顶与大齿轮齿根相接触时最小油膜厚度最大; 而当大齿轮齿顶与小齿轮齿由重合度的概念可知, 当重合度不为整数时, 轮齿啮合将在不同的啮合区间工作, 如图 2所示, 当 = 1 4时, 在 2个 0 4p b 的长度上有两对齿轮同时啮合, 而在 CD 范围内, 即在 0 6p b 的长度上只有 1 对齿轮啮合, CD 段称为单齿啮合区。则齿轮的单位接触长度上载荷 W 为: 1 s- x0 [ + ]W∀ x 1 # s < x1 + x 0 3 3 W∀ x1 + x0 # s# x2 - x0 [ 1 x2 - s + ]W∀ 3 3 x2 - x0 # s# x2

低速重载齿轮传动微观热弹流润滑数值分析及齿面抛光实验研究

符号表物理量代号单位物理量代号单位油膜厚比-- 齿轮弹性变形dµm综合粗糙度s µm 时间t s油膜厚度h µm 粘压系数Z--最小油膜厚度h min µm 粘温系数S--油膜厚度常数h0 µm 流体定压比热容cJ·kg-1·K-1p环境气压下粘度(Pa·s) 齿轮热传导系数k1，k2W·m-1·K-1润滑油粘度(Pa·s) 耗散功F J等效粘度*(Pa·s) 齿轮1、2的比热c1，c2J·kg-1·K-1润滑油密度kg/m3齿轮1、2的密度?1，?2kg/m3环境气压下密度kg/m3两齿轮间中心距a m综合曲率半径R m 压力角aºn齿轮曲率半径R1，R2M 齿轮转速n1,n2r/min单位齿宽上载荷w N/m 泊松比?--综合弹性模量E Pa 粗糙度幅值A1，A2µm齿面综合卷吸速度u m/s 粗糙度波长l,l2µm1不同齿轮齿面速度u1，u2m/s 接触半宽bµm油膜剪切力t Pa 最大接触应力PPaH特征剪切力tPa 接触应力P Pa剪切弹性模量GPa 油膜压力p Pa极限剪切力tPa 油膜最大压力p max PaL传动比i -- 力矩M N.m齿轮齿数z1，z2-- 油膜厚度方向坐标z--齿轮模数m m 接触线方向坐标x --轮齿宽度B m x方向附加坐标x’--齿轮分度圆直径d m 滚滑比?--温度T K 收敛精度e--环境温度TK 功率W kw润滑油运动粘度等级VG-- 切向力F N1 绪论1.1 问题的提出及研究意义1.1.1 问题的提出齿轮传动是机械中最重要且应用最广泛的传动形式之一，就某种程度上来说，齿轮生产技术水平可以直接影响国家的机械工业发展水平。

当前随着冶金、化工、建材、交通运输工业的发展，高速重载齿轮传动在风力发电机、透平压缩机，高速轧机，高速列车以及航空发动机等中得到广泛应用。

粗糙齿面接触应力与油膜比厚关系

２０１３年８月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴ１０ＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ａｕｇ．２０１３Ｖ０１．３８Ｎｏ．８
第３８卷第８期
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４— ０１５０．２０１３．０８．０１２
４．０时，轮齿接触区次表面主剪应力最大值随油膜比厚的增大按照抛物线规律减小。借助回归分析理论，建立粗糙齿面接触应力与油膜比厚之间的定量关系。关键词：粗糙度；混合弹流润滑；齿轮传动；油膜厚度中图分类号：ＴＨ１１７．２文献标识码：Ａ文章编号：０２５４— ０１５０（２０１３）８— ０５７— ５
ＬｉＱｕｎ。ＱｉＸｉｕｍｅｉＧａｏＣｈｕａｎｇｋｕａｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３００２４，Ｃｈｉｎａ；
ｏｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ，ａｓｅｉｒｅｓｏｆｎｕｍｅｉｒｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｔｈｒｏｕｇｈｂｙｃｈａｎｉｎｇｇｔｈｅｌｕｂｉｒｃｎｔａｖｉｓｃｏｓｉｔｙｗｈｅｎｇｅａｒｉｎｇｐａ－

轴向柴油机内燃机油膜厚度的测量与分析

轴向柴油机内燃机油膜厚度的测量与分析轴向柴油机内燃机运转时，润滑系统是十分关键的，不仅对内部机械部件的正常运转起到了支撑和保护的作用，还能作为散热的介质，降低零部件的温度，延长使用寿命。

当润滑系统正常工作时，发动机内部的零件表面都被润滑油包裹着，形成很薄的润滑油膜，减少了零件之间的摩擦和磨损。

而润滑油膜的厚度直接影响内燃机的性能和工作寿命。

本文就将介绍轴向柴油机内燃机中润滑油膜的测量与分析。

一、润滑油膜的厚度润滑油膜的厚度是指润滑油在摩擦表面形成的一层很薄的润滑油膜的厚度。

该厚度的大小直接影响着摩擦表面的磨损以及机械部件的使用寿命。

在使用轴向柴油机内燃机时，最好保持润滑油膜的厚度在几微米到几十微米之间。

通常来说，润滑油膜的厚度受到多种因素的影响，如润滑油的性质、温度、压力、表面粗糙度、载荷等。

因此，不同的润滑条件下，同一种润滑油的润滑油膜厚度会有所不同。

二、润滑油膜厚度的测量为了保证轴向柴油机内燃机的正常工作，必须时刻监测润滑油膜的厚度。

而润滑油膜的测量可以采用多种方法，包括以下几种：1. 漆片法漆片法是最常用的润滑膜厚度测量方法。

该方法就是在摩擦表面上粘贴一张涂有颜色合适、厚度适中的漆片，在油膜的压力下使漆片上面涂层断裂，通过显微镜观察涂层断裂处的颜色变化确定膜厚。

但是，我们不能画决定性的结论，因此必须进行多次测试，对结果进行平均，才能确定油膜厚度。

2. 雷达测量法雷达测量法则可以实时检测出摩擦表面润滑油膜的厚度，同时还可以显示摩擦表面的形态。

相较于漆片法而言，该方法更加精准、可靠。

3. 光学法光学法是指在摩擦表面上投射一束合适波长的光束，利用光的衍射原理及掩模测量的方法进行润滑油膜厚度的实时检测。

三、润滑油膜厚度的分析现在，我们已经获得了润滑油膜的厚度，接下来就需要对其进行分析和判断。

具体来说，常常需要通过实验确定需要的油膜厚度。

1. 确定油膜厚度的影响因素在润滑油膜厚度分析的过程中，我们还需要了解油膜厚度受哪些因素影响，如是油源压力和油膜厚度的关系，还是摩擦表面的材料和润滑油的粘度和密度等。

基于切削参数的齿面润滑最大油膜压力预测模型构建

基于切削参数的齿面润滑最大油膜压力预测模型构建
现代切削加工技术是工业生产和技术发展的重要组成部分，尤其是在车削加工过程中。

在特定的切削条件下，有效的切削和润滑技术控制是满足工艺要求的关键因素。

特别是，
在切削过程中，切削液的数量和质量以及润滑方式对机械性能有很大的影响，因此了解润
滑油膜的产生和最大压力很重要。

据研究表明，汽车削齿轮加工过程及其润滑机制研究是技术设计的重要部分。

传统的
齿轮加工过程使用水作润滑剂，它能够满足齿轮试制的基本润滑条件，但是由于缺乏抗压
能力及润滑性，这种润滑方式在切削时会遇到损坏问题。

为了更好地提高车削工艺性能，除了使用机械润滑技术以外，加入润滑油作为润滑剂
和抗压油膜，以增加切削系统的刚度和耐磨性，保证切削安全和质量也是个不错的选择，
其中切削润滑油能够形成抗摩擦和抗磨的润滑油膜，从而提高机械的可靠性和质量。

基于上述情况，本文将建立基于切削参数的齿面润滑最大油膜压力预测模型，旨在通
过分析和试验，建立润滑最大油膜压力预测模型。

首先，就刀具齿面上的润滑油膜压力本质进行全面分析，分析其影响因素，以及如何
影响油膜压力。

其次，基于此分析结果，建立润滑最大油膜压力模型。

最后，严格测量试验，遵循统计学原理，以校正和优化模型，以便在不同的工况条件下预测最大油膜压力，
以更好地提高切削加工性能。

本文以上实验证明，基于切削参数的齿面润滑最大油膜压力模型可以成功建立，该模
型可以根据实际切削条件及其参数下，准确地预测出最大油膜压力，从而提高切削加工性能。

齿轮传动的润滑

图1 润滑状态图
（1）边界润滑当＜1，齿轮传动处于边界润滑状态，齿轮齿面有表面粗糙峰相接触的情况发生。在边界润滑状态下，润滑油的黏度不起作用，靠添加剂与齿面形成的物理吸附膜或化学反应膜来保护齿面。（2）混合润滑当1＜＜3，齿轮传动处于混合润滑状态。在混合润滑状态下，摩擦力由粗糙峰和润滑油内部的摩擦力两部分构成，齿面负荷由油膜和齿面粗糙峰共同承担。润滑油中需要少量的极压添加剂。（3）全膜润滑当＞3，齿轮传动处于全膜润膜状态（弹流润滑、液体动压润滑）。在全膜润滑状态下，润滑油膜的厚度远远大于表面粗糙度，两运动表面完全被连续的油膜所隔开。因此润滑剂的黏度起主导作用，不需要添加剂。当计入齿轮的弹性变形时，全膜齿轮润滑状态即成为弹性流体动力润滑，其理论分析是英国著名学者D.Downson完成的。该理论考虑了物体的弹性变形和润滑油在高压下黏度的变化，先用计算机获得了数值解，进而导出了如下的经验公式
齿轮润滑剂对齿轮传动的影响主要表现在摩擦、磨损、胶合性能、振动、噪声水平、齿轮箱热平衡性能等诸多方面。因此，在进行齿轮设计时不能忽略润滑剂这一重要参数。
①润滑对齿轮传动失效的影响，见表1。
表1 润滑对齿轮传动失效的影响
齿轮失效形式磨损腐蚀性磨损擦伤与胶合点蚀剥落齿体塑变峰谷塑变起皱
进行齿轮润滑设计，要把握以下特点。 ①润滑剂是齿轮传动的一个元件，因此，润滑油的物理、化学性质，例如黏度、压黏系数、黏温特性、添加剂的作用等都十分重要。 ②齿轮传动中同时存在着滚动和滑动，滚动量和滑动量的大小因啮合位置而异，这就表明齿轮的润滑状态会随时间的改变而改变。 ③齿轮的接触压力非常高，例如轧钢机的主轴承比压一般为20MPa，而轧钢机减速器齿轮比压一般达到500～1000MPa。

齿轮传动最小油膜厚度分析及改善润滑的措施

№.6 陕西科技大学学报 Dec.2009・84・ J OU RNAL OF SHAANXI UN IV ERSIT Y OF SCIENCE &TECHNOLO GY Vol.27　文章编号:1000-5811(2009)06-0084-03齿轮传动最小油膜厚度分析及改善润滑的措施王宁侠1,蒋新萍2(1.陕西科技大学机电工程学院,陕西西安　710021;2.常州轻工职业技术学院机械工程系,江苏常州　213164)摘　要:根据弹性流体动力润滑理论,通过对齿轮传动中形成动压油膜的参数分析,得出齿面最小油膜厚度发生在小齿轮齿根与大齿轮齿顶开始啮合点的位置,认为应以此处的润滑状态作为齿面润滑状态的判断依据,同时给出了一些改善齿轮传动润滑状态的措施.关键词:弹性流体动力润滑;起始啮合点;油膜厚度中图分类号:T H132.41 文献标识码:A图1　弹性流体润滑时的油膜厚度及压力分布0　引言齿轮传动除节点外各啮合点处均有相对滑动,因此齿面的润滑是必不可少的,而齿面的润滑状态与齿面的失效形式密切相关.根据弹性流体润滑理论,点、线接触的运动副其表面的润滑油膜厚度与材料的弹性变形、流体动压和粘压关系、两接触表面的平均速度、所受载荷大小等有关,微接触区内油膜厚度及油压的变化如图1所示,其最小油膜厚度的计算公式,即道森2希金森方程如下[1]:h min =2.65α0.54(η0v )0.7R 0.43E ′-0.03W -0.13(1)图2　齿轮啮合的几何参数式中:α为润滑油的粘压系数;η0为大气压下的粘度;v 为两接触表面沿相对运动方向的平均速度;R 为接触点的综合曲率半径,R =R 1R 2/(R 1+R 2);W 为单位接触宽度上的载荷;E ′为当量弹性模量,1E ′=12(1-ν21E 1+1-ν22E 2),E 1、E 2、ν1、ν2分别为两接触体材料的弹性模量和泊松比.如图2所示的渐开线直齿圆柱齿轮传动中,两齿廓接触于任一点K ,接触点K 处两齿廓的曲率半径分别为R 1、R 2,此时可看成是半径分别为R 1、R 2的两圆柱体相接触,根据(1)式可分析该点处的最小油膜厚度.齿轮的啮合传动过程是很复杂的,轮齿在传动中不断地进入啮合、脱离、啮合,接触线在齿面上的位置不断变化,接触处的几何形状(曲率半径)和运动速度随接触位置的变化而变化.啮合区内各点的最小油膜厚度是变化的,那么最小油膜厚度的最小值发生在什么位置?判断齿面润滑状态时应以哪一点的最小油膜厚度为依据?以下通过分析确定最小油膜厚度发生的位置.3收稿日期:2009209226作者简介:王宁侠(1963-),女,陕西省扶风县人,教授,研究方向:机械制造与设计第6期王宁侠等:齿轮传动最小油膜厚度分析及改善润滑的措施1　齿轮传动最小油膜厚度计算分析在齿轮传动中,齿轮和润滑油确定后,当量弹性模量E ′、α和η0可作为常数加以考虑,故令常数[2]C =2.65α0.54η0.70E ′-0.13(2) 则(1)式简化为:h min =C ・v 0.7・R 0.43・W -0.13(3) 由(3)式可以看出:最小油膜厚度h min 随速度v 及综合曲率半径R 的增加而增加,随单位接触线长度上载荷W 的增大而减小.一对齿的啮合过程中,啮合点位置是变化的,啮合点的v 、R 也随之变化,由于重合度的影响,也使W 在啮合过程中随啮合位置而发生变化.因此,在啮合区内各点的油膜厚度是变化的,需分析最小油膜厚度发生的位置.1.1　综合曲率半径分析由图2可知,一对齿廓从B 2点进入啮合,从B 1点脱离啮合,P 点为节点,N 1N 2为理论啮合线,设其长度为L .若齿廓任一瞬时相切接触于K 点处,大、小齿轮齿廓在K 点的曲率半径分别为R 2、R 1,则有:R 1+R 2=L(4) 任一点接触的综合曲率半径为:R =R 1R 2R 1+R 2=R 1-R 21L (5) 将R 对R 1分别求一次导数、二次导数,分析得知,当R 1=L /2时R 取极大值,记为R max =L /4;当R 1<L /2时,R 随R 1的增大而增大;当R 1>L /2时,R 随R 1的增大而减小.设两轮齿数比Z 2/Z 1=i ,则节点P 啮合时有:R 2P =iR 1P ,R 1P =L 1+i ,R P =iL (1+i )2(6) 当i >1时,R 1P <L/2,则R P <R max ,B 2点为起始啮合点,又有R 1B 2<R 1P ,故R B 2<R P ,B 2点的综合曲率半径R B 2为最小.1.2　齿面卷吸速度设两齿轮角速度分别为ω1、ω2,则齿廓任一点接触时对润滑油的卷吸速度为[3]:v =12(v 1+v 2)=12(ω1R 1+ω2R 2)=ω12i[L +(i -1)R 1](7)齿面动压油膜的厚度随卷吸速度的增加而增大,而速度又是L 、i 、ω1、R 1的函数,将(7)式分别对各变量求导得:9v 9R 1=ω12i(i -1)9v 9i =-ω12i 2(L -R 1)9v 9L =ω12i9v 9ω1=12i[L +(i -1)R 1](8)分析(8)式,由于一般传动i >1,且有L >R 1,所以可以看出v 随R 1、L 、ω1的增大而单调增大,随i 的增大而单调减小.在齿轮传动中,一般L 、ω1,i 均为定值,故v 仅随R 1而变化,在起始啮合点B 2处R 1B 2最小,故卷吸速度v B 2最小.1.3最小油膜厚度分析根据以上分析,起始啮合点B 2处的综合曲率半径R B 2和卷吸速度v B 2皆为啮合过程中的最小值,现在考虑载荷W 的影响.在齿轮传动中,一般有1<εα<2,因此,B 2点处于双齿啮合区,考虑到动压油膜传递载荷的作用,B 2处作用的载荷W B 2将小于节点P 处的载荷W P .但是,由于载荷对油膜厚度的影响很小(指数为-0.13),因此,即使按W B 2=W P /2进行计算,所得到的最小油膜厚度h min B 2的值也仅比按W B 2=W P・58・陕西科技大学学报第27卷所得到的结果h min B 2′稍大一点(h min B 2=1.0943h min B 2′).显然,这种影响和R 、v 对最小油膜厚度的影响相比是很微小的,其综合影响的结果仍然是小齿轮齿根与大齿轮齿顶开始啮合点的油膜厚度最小.以一对m =4mm ,i =4,Z 1=25的标准直齿圆柱齿轮传动为例进行计算,节点处载荷按W 计算,B 点处载荷按W /2计算,可得到h min B 2=0.6817h min P .综上所述,可以得到以下结论:(1)一对直齿轮传动中,小齿轮齿根与大齿轮齿顶开始啮合点B 2处的最小油膜厚度最小,故应以此点的油膜厚度作为整个齿轮传动是否出现弹性流体动压润滑的判据;(2)B 2点处的最小油膜厚度取决于小齿轮上该点的曲率半径R 1B 2、理论啮合线的长度L 、传动比i 小齿轮转动角速度ω1.当R 1B 2、L 、ω1愈大,i 愈小,则h min B 2愈大;当L 、ω1、i 为定值时,减小齿轮模数或做成短齿皆有利于增大R 1B 2,从而有利于增大油膜厚度.2　齿面润滑状态分析对于不能形成完全动压润滑的摩擦表面,通常用膜厚比来判断润滑状态,齿轮传动一般用节点P 处的膜厚比λP 来确定:λP ≈h min PR 2a 1+R 2a 2(9) 式中R a 1,R a 2分别为两齿轮齿面的粗糙度;h min P 为节点的最小油膜厚度.一般认为当λP <1时为边界润滑状态;当λP >3时为流体润滑状态;而当1≤λP ≤3时为混合润滑状态.3　结束语由于齿轮传动各啮合点中,以小齿轮齿根与大齿轮齿顶啮合处的最小油膜厚度为最薄,因此应以此处的润滑状态来衡量整个传动的润滑状态.而为了改善此处的润滑状态,可采取以下措施:(1)在保证弯曲强度的条件下,尽量取较小的模数;(2)采用短齿直齿轮传动;(3)提高齿面加工质量,降低粗糙度值,特别注意提高小齿轮齿根和大齿轮齿顶的光洁度;(4)采用变位齿轮正传动,以较大的小齿轮变位系数有效增大起始啮合点的曲率半径,从而达到增大最小油膜厚度,改善润滑的目的.参考文献[1]张鹏顺,陆思聪.弹性流体动力润滑及其应用[M ].北京:高等教育出版社,1995.[2]孙　桓.机械原理[M ].北京:高等教育出版社,2000.[3]王宁侠.机械设计[M ].西安:西安电子科技大学出版社,2008.LOWEST OIL FILM THICKNESS ANALYSIS OF AEAR D RIVE &IMPROVE IUBRICATION MEASUREWAN G Ning 2xia 1,J IAN G Xin 2ping 2(1.School of Mechanical and Electrical Engineering ,Shaanxi University of Science &Technology ,Xi ′an 710021,China ;2.Department of Mechanical Engineering ,Changzhou Institute of Light Industry Technology ,Changzhou 213164,China )Abstract :By elasto 2hydrodynamic lubrication t heory ,t he location of lowest oil film t hickness is obtained at parameter analysis of dynamic p ressure oil film.The place of lowest oil film t hickness is determined at t he contact point of pinion dedendum wit h gear top ,t hat t he lubri 2cant should be here to judge t he state as a basis for lubrication ,and t he measure is advanced for imp roving lubricating condition of gear drive.K ey w ords :elasto 2hydrodynamic lubrication ;original mesh point ;oil film t hickness ・68・。

船用齿轮齿面润滑与接触问题数值分析的开题报告

船用齿轮齿面润滑与接触问题数值分析的开题报告1. 研究背景船用齿轮系统在船舶动力传动系统中起着重要的作用，齿轮齿面润滑和接触问题直接影响船舶的运行性能和寿命。

因此，对船用齿轮齿面润滑和接触问题的研究具有重要的意义。

2. 研究内容本文拟采用数值分析方法，对船用齿轮齿面润滑和接触问题进行研究。

具体研究内容包括：（1）建立船用齿轮齿面润滑和接触问题的数学模型；（2）采用数值模拟方法，计算船用齿轮齿面的接触应力、摩擦系数和润滑油膜厚度；（3）基于计算结果，分析船用齿轮系统的运行性能和寿命。

3. 研究方法本研究将采用有限元方法对船用齿轮齿面润滑和接触问题进行数值模拟。

具体步骤包括：（1）建立船用齿轮齿面润滑和接触问题的有限元模型；（2）采用仿真软件模拟齿轮齿面的运动和变形；（3）计算齿轮齿面接触应力、摩擦系数和润滑油膜厚度；（4）分析船用齿轮系统的运行性能和寿命。

4. 研究意义本研究将为船舶动力传动系统的设计和运行提供有力支撑。

具体意义包括：（1）提高船用齿轮系统的工作效率和寿命；（2）降低船用齿轮系统的维护成本和故障率；（3）对船舶安全和环保具有积极的意义。

5. 预期结果通过本研究，预期可以得出以下结果：（1）分析船用齿轮系统润滑和接触问题的本质和机理；（2）获取船用齿轮系统的接触应力、摩擦系数和润滑油膜厚度的详细数据；（3）优化船用齿轮系统的结构和参数，提高船用齿轮系统的运行效率和寿命。

6. 研究难点本研究的难点在于：（1）建立船用齿轮齿面润滑和接触问题的精确数学模型；（2）获取船用齿轮系统的实际工作条件和负载情况；（3）合理选择数值分析方法和参数，获得可靠的计算结果。

7. 研究计划本研究的时间安排如下：（1）第一年：调研船舶动力传动系统和船用齿轮系统的研究现状，建立数学模型；（2）第二年：采用数值模拟方法，计算船用齿轮齿面润滑和接触问题的数值解；（3）第三年：分析计算结果，优化船用齿轮系统的设计和参数，撰写论文并进行论证。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ｑＰ（）一吼ｅｐ（ｘ｛ｉ＋９６）一ｌ＋ｎ吼．７［
（１— ５１× １。）］．．０Ｐ）式中各参数见表１。
１１４润滑剂密度方程．．
）１＋．㈩
（）３
解，在计算过程中引入 “ 山因子 ” 以加快收敛速并下，
ｒ）（ｄｉ —）．ｎａｓ
１Ｒ／Ｅ为综合弹性模量，／Ｔ１尺；
【２）
式中：。待定常数；为当量曲率半径，／一ｄ为月１Ｒ
分析弹流润滑问题常用的数值计算方法中，主要有逆解法、合选代法、限元法和牛顿法，复有以及新兴的多重网格法等，种计算方法各有其优缺６每点。其中牛顿法具有计算简便．收敛迅速之特点，但
关键词：度牛顿联舍法；弹性流体动力润滑；齿轮；压力分布；油膜厚度梯中图分类号：ＴＨ１７１械、输、空等工业领域中占有十分运航重要的地位，传动系统的效率和寿命，大程度上其很取决于齿轮传动的润滑性能。近４０年来，性流体弹动力润滑理论日趋成熟，将其结果逐渐应用于实并际生产中。由于齿轮传动自身的特点及其广泛的应用背景，得齿轮弹流润滑问题愈来愈受到人们的使
摘要：用梯度牛顿联合法对直齿圆柱齿轮传动进行了弹流润滑数值分析，出了沿齿廓采得
各啮合点的弹流压力分布及最小油膜厚度，齿轮传动的摩擦学设计提供了初步的理论依据为
关注。０自０世纪ｊ０年代起，们就将弹流理论应用人
对于线接触润滑问题，给定的温度条件下，在通
常采用一阶形式的积分Ｒｙｏｄ方程，ｅｎｌｓ即
一１ “ｑ２一ｄｐａ
．
…
式中：ｄ分别表示油膜压力和油膜厚度；Ｐ， “为接触点处的速度， “一（＋ “ ／；，别为润滑油的２Ｐ分
式中；Ｂ均为常数，表１Ａ，见。
１．载荷平衡方程１ｓＷ — ｌＰ（ｄ）ｒ１２方程的离散．（）５
将基本方程进行无量纲化，所采用的无量纲形
作者简介：丽平．． §７年１月生，读硕士，究方向：轮润滑．原．３０４杨女１７在研齿太００２收稿日期：０１１２００ｎ
Ｅ吉．＋Ｅ｝２Ｅ』【 ’
一
，ｚ分别为计算区域始、点末
１．１３润滑荆粘度方程（ｅａｄＲｏｌｎｓ关系式）
是它对初值的要求比较苛刻因此，文在计算中先本
采用梯度法对弹流润滑问题中的初篮进行选择，然后用Ｎｅｏ — ａｈｏｗｔｎＲｐｓｎ法对离散润滑方程进行求
密度和粘度； … 分别为ｄ／ｚ一０处的相应值。ｄｐｄ
１１２油膜几何方程（性变形方程）．．弹
（）一ｄ＋Ｒ一２
于齿轮传动，寻求轮齿表面的失效机理。最早将此理论应用于齿轮传动的学者是Ｄｗｓｎ和Ｈ［ｇｏｏｇｍ
维普资讯
第３３卷第３期２００２年５月
太
原
理
工
夫
学
学
报
Ｖｏ】３ＮＯ．３．３
Ｍａ２０２ｙ０
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＡＩＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＴＹＩＯＦＴＥＣＨＮＯＬＧＹＯ
文章编号１０４２（０２０ — ２００７９３２０）３０６ — ４０
齿面润滑压力和油膜厚度的数值分析
杨丽平，高创宽贾枫美
（原理工大学机械工程学院）（太山西省物资学校）
度，得满意的收敛解。获
１基本方程及其离散
本文采用弹流润滑分析中惯用的基本假设和基本方程
１１基本方程．
１１１Ｒｅｎｌｓ方程．．ｙｏｄ
基金疆且；山西省自｛科学基金资助项目（０００７｝！｝２０１４）
ｓｏｎｌＩ
，
这就是著名的Ｄｏｏ — ｇ［ｓｎ理论理ｗｓｎＨ［ｎｏｇ该
论迄今仍在齿轮承载能力计算中得以使用。随着齿
轮传动向高速、教、载及低噪音方向发展，轮高重齿传动弹流润滑问题日益深入，且得出了一些有价并值的结论一。
维普资讯
第３期
杨丽平等：面润滑￣Ｙ和油膜厚度的数值分析齿－Ｊｉ