Page 53 - 《摩擦学学报》2021年第5期

642 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

240 240
220 220
200 200
Contact temperature/℃ 160 Contact temperature/℃ 160
180
180
140
140
120
120
100
100
80
80
60
2 000 N·m-3 500 r/min
2 250 N·m-2 500 r/min
40
40
20
2 000 N·m-4 000 r/min
20 2 000 N·m-2 500 r/min 60 2 000 N·m-3 000 r/min
2 500 N·m-2 500 r/min
0 0
−18 −12 −6 0 6 −18 −12 −6 0 6
Angle of rotation/(°) Angle of rotation/(°)
(a) Torque effect (b) Speed effect
Contact temperature/℃ 200
150
100
50

0 10 20
−15 −10 −5 Contact width/mm
0 5 10 0
Angle of rotation/(°)
(c) Three-dimensional distribution of the film thickness (torque: 2 000 N·m; speed: 4 000 r/min)

Fig. 8 Distribution of contact temperature along the meshing line
图 8 接触温度沿啮合线的分布

过油膜和温度评价最小安全系数的测定，对于大扭矩 应的测试方案，所选用的试验齿轮参数如表1所示，采
变转速齿轮传动装置存在的微点蚀和热胶合竞争性 用的对比方案如表2所示 [25-26] ，总的原则是通过不同传

失效关系，可建立以下统一评判准则： 递扭矩和旋转速度的组合，分析计算最小油膜厚度和
不存在微点蚀与热胶合损伤： 齿面接触温度的变化，以验证前述统一评判准则的正
min(h Y ) 确性.

S λ = ⩾ S λ,min (9)
0.5×(R a1 +R a2 ) 3.1 试验设备
存在微点蚀损伤，但不会发生热胶合： 试验在中心距160 mm的背靠背齿轮试验台上执
min(h Y ) θ s 行，结构原理见图9(a). 试验齿轮副安装于两端的箱体
S λ = < S λ,min and S B = ⩾ S B,min
0.5×(R a1 +R a2 ) θ Bmax 1和2内，与两弹性轴4和5共同组成封闭机械结构；内
(10)
部封闭扭矩通过液压加载器3进行施加，在运行过程
表现为热胶合损伤：
中仅仅需要驱动电机补偿由于摩擦造成的功率损失，
min(h Y ) θ s
S λ = < S λ,min and S B = < S B,min 试验扭矩和转速则分别通过传感器6和7进行测定. 同
0.5×(R a1 +R a2 ) θ Bmax
(11) 时，所选用的齿轮试验台对于测试箱1和2具有独立的
在式（9~11）中： S λ 为计算的油膜安全系数； S λ,min 为要 喷油润滑循环系统，油温可分别单独控制. 齿轮试验
求的油膜最小安全系数； S B 为计算的齿面温度安全系 台的全尺寸三维模型见图9(b).

数； θ s 为热胶合发生温度； θ Bmax 为计算的齿面最大啮合 3.2 试验方案
温度； S B,min 为要求的齿面啮合温度最小安全系数. 在试验齿轮几何尺寸、润滑条件、材料类型和热

处理方式确定的条件下，通过改变试验加载扭矩和主
3 试验设计与验证
轴转速（也符合实际工程应用工况变化），按上述校核
为验证前述理论分析与假设的正确性，设计了相 模型，分别计算不同运行工况下的最小油膜厚度和最