采煤机摇臂齿轮固热耦合分析与齿廓修形

基于赫兹接触理论建立齿轮啮合力学模型,依据渐开线形成原理推导出滚动距离和滚动角变化规律,以牛顿冷却定律和傅里叶定律为理论基础,结合采煤机摇臂工作特性,对齿轮系统对流换热和摩擦热流量进行计算,在对流换热系数确定中综合考虑齿轮与润滑油,润滑油与箱体内壁,箱体外壁与外界空气的热传递特性,以Blok理论为基础,本体温度为初始温度,分析了齿轮表面闪温和接触温度随滚动距离及滚动角变化规律。采用Romax Design建立了采煤机摇臂齿轮传动系统模型,对惰轮轴齿轮副进行固热耦合分析,基于Romax微观几何修形理论对渐开线齿廓进行修形,分析了齿廓修形对温度场影响。结果表明:齿廓修形消除了赫兹接触应力瞬增现象,最大接触应力减少72 MPa,修形后高温区由齿顶和齿根向齿廓中部移动,改善了轮齿温度分布,最高温度降低31.4℃。为研究采煤机摇臂齿轮传动系统修形及优化提供了理论基础。     

大倾角大功率采煤机摇臂润滑及冷却设计方法研究

提出了一种超大采高采煤机大倾角、大功率摇臂多腔润滑结构及冷却设计方法。通过将摇臂分为高速润滑腔、惰轮润滑腔、行星润滑腔构成的多腔腔润滑结构,避免了大功率摇臂在大倾角状态下油液聚集引起的发热问题,降低了齿轮传动飞溅润滑高度,保证了可靠的润滑效果;精确控制润滑油加油量,减少油液搅动摩擦。同时在摇臂上布置冷却效率高、维修拆装方便的多组冷却器,进一步降低摇臂传动系统温度,提高了摇臂传动可靠性,对今后超大采高采煤机大功率、大倾角摇臂设计具有一定的参考意义。     

采煤机润滑与磨损分析

采煤机在重载低速工况下工作,弹性流体动压润滑分析表明其齿轮传动系统形成流体润滑较为困难,在高负荷下,摩擦副表面微凸体挤压在一起,产生黏着磨损,工况条件恶劣时形成齿轮胶合、咬死。因此加强边界润滑,提高油膜与摩擦副表面的结合强度,保持一定的润滑油黏度,防止超载显得十分重要。     

不同侧隙下采煤机摇臂齿轮传动系统的研究

针对采煤机摇臂齿轮传动装置的非线性振动情况,考虑齿轮传动系统与整机的扭振特性,完成了采煤机摇臂齿轮整体数学建模,分析了不同齿轮间隙与每个齿轮角加速度的关系。结果表明:要降低摇臂齿轮传动系统的扭振程度,应该缩小齿侧间隙,并缩小齿轮的加工及安装误差。     

圆柱直齿轮干摩擦磨损的数值模拟与研究

根据直齿轮传动特点及匮油润滑理论,推导得到直齿轮干摩擦条件,运用疲劳磨损理论与有限元原理,得出无润滑油状态下齿面磨损及温度场分布的计算方法,并通过MATLAB对干摩擦磨损进行数值模拟。结果表明,转速的增大将会减小摩擦系数与磨损量,而载荷的增大会提高摩擦系数与磨损量。运用ANSYS模拟干摩擦稳态温度场,通过瞬态计算得出载荷对极限温度值的影响。     

基于ARIZ91的大功率薄煤层采煤机传动系统设计

针对双电机驱动大功率薄煤层采煤机传动系统经常发生惰轮损坏的问题,应用ARIZ91进行了大功率薄煤层采煤机传动系统分析,建立大功率薄煤层采煤物-场模型,确定了可行设计方案,将外啮合传动改为内啮合传动,通过外齿圈替换容易坏损惰轮,通过有限元分析,对比内外啮合在传输过程中,齿轮受力情况,通过分析可见:内啮合齿轮双电机齿轮受力更均匀,驱动系统的稳定性更高。ARIZ算法通过程序化的解题步骤,可以系统梳理分析技术难题,提出合理的解决方案,在解决煤矿机械设计中的复杂问题方面具有一定实用与高效性,值得进一步推广与应用。     

基于MixedEHL啮合齿轮润滑特性研究

为了改善和提高齿轮传动系统综合传动性能和疲劳寿命,以某直齿轮传动为研究对象,运用专业齿轮润滑仿真软件MixedEHL建立啮合齿轮混合润滑有限元仿真模型;对啮合齿轮油膜压力、油膜厚度分布、接触齿面平均粗糙度、接触刚度等啮合齿轮接触面的润滑特性进行仿真分析。仿真结果表明:啮合齿轮油膜压力呈现单波峰的形式,油膜厚度呈现双波峰的形式;在不同方向上,油膜压力和油膜厚度不同;接触齿面平均粗糙度较小,接触刚度呈现先增加再基本保持不变最后减小的趋势;该研究为直齿轮传动混合润滑特性、接触特性的改善提供理论依据。     

基于CFD齿轮传动系统润滑特性仿真

针对齿轮传动系统润滑不良、温升较大等问题,以某二级减速机齿轮传动系统为研究对象,运用三维建模软件Solid Works建立齿轮传动系统装配模型,导入流体仿真软件CFD中建立其润滑特性仿真模型,对不同仿真时间下的润滑油分布、啮合齿轮油压及油膜厚度分布等润滑特性进行仿真分析。仿真结果表明:齿轮箱底部齿轮润滑良好,上端齿轮在转动及啮合的作用下,不断将底部润滑油带入到上端啮合齿,从而润滑整个齿轮;啮合齿轮油压及油膜厚度在接触区域坐标系组成平面2个方向的整体分布呈现为先增加后基本保持不变再减小的趋势,而平面方向表现为多层椭圆由内向外扩散的趋势。该研究为齿轮传动系统润滑特性的改善提供了有益的借鉴。     

低速重载工况下润滑介质对齿轮材料滚动疲劳的影响

根据实际工况简化实验模型并计算确定实验参数,选用20CrMnTi齿轮钢摩擦副在M-2000A摩擦磨损试验机上,并结合实时动态观察磨损形貌和在线监测温度2种手段,开展不同黏度润滑介质工况下20CrMnTi齿轮钢的滚滑摩擦疲劳失效机理研究。结果表明：L-CKD320油摩擦因数、磨损量及温度最小,润滑效果最好;L-CKD150油润滑时摩擦因数、磨损量及温度最大,润滑效果最差;L-CKD150油润滑下,疲劳剥落占主导;L-CKD320油润滑下,点蚀、黏着磨损占主导。     

干摩擦状态下斜齿轮齿面粘着磨损研究

根据渐开线斜齿轮传动啮合特点,将其等效为一对反向圆锥滚子接触,基于Archard磨损计算公式建立其在干摩擦状态下的准静态齿面粘着磨损计算模型,对其齿面磨损特性进行数值仿真,并在此基础上进一步分析齿宽、螺旋角、转矩以及载荷循环次数等参数变化对齿面累积磨损深度的影响。结果表明:干摩擦状态下,斜齿轮传动系统中主动轮齿面磨损深度大于从动轮,最大齿面磨损深度出现在主动轮齿根啮合位置;转矩、齿宽与载荷循环次数变化对齿面磨损分布影响较大,螺旋角变化对齿面磨损分布影响较小。     

NGW行星齿轮传动中圆柱滚子轴承装置与润滑设计

设计了一种NGW行星齿轮传动中圆柱滚子轴承结构与润滑装置,并利用润滑油随行星架高速转动时产生的离心力将润滑油经导油孔引导至行星轴轴承内腔,实现行星轴轴承连续不间断润滑。同时运用弹性流体动力润滑理论推导出了圆柱滚子轴承弹流润滑最小油膜厚度公式。根据公式作出了最小油膜厚度与转速的关系曲线,通过提高转速有助于油膜的形成和使用离心式圆柱滚子轴承润滑装置两种方法,解决了行星齿轮传动中行星轴轴承绕太阳轮公转和自转时不能连续可靠润滑的难题。     

齿面摩擦力对齿轮支座强迫振动的影响

分析了齿面摩擦力对齿轮支座反力的影响。表明齿面摩擦力是影响齿轮支座强迫振动不容忽视的一个因素。为了使摩擦力达到最小值 ,在设计齿轮时 ,应保证齿廓间具有良好的润滑。     

球磨机齿轮传动的润滑分析

基于永和新荣水泥有限责任公司球磨机的运行状况,运用弹流理论分析了在正常工况条件下,球磨机齿轮传动的齿面润滑状态可实现变粘度弹流润滑,并进一步分析了润滑剂和润滑方式的选择是保证弹性流体动压油膜存在及厚度的主要因素。     

基于弹流理论选择齿轮油粘度的可靠性计算

以齿轮传动不发生胶合、磨损等齿面失效为前提,根据弹性流体动压润滑理论的最小油膜厚度与齿面粗糙度的关系,用可靠性方法确定齿轮润滑油的粘度,给出计算公式并进行了实例计算。克服了传统的经验法选择齿轮润滑油粘度的局限性,将齿轮润滑油粘度的选择提到理论高度并可直接算出具体数值。     

基于粗糙齿面的矿用重载齿轮传动润滑效应研究

借助分形函数模拟齿面粗糙度,基于弹流理论建立了齿轮传动混合润滑模型,采用多重网格法进行了5组数值计算,从理论上探讨了润滑剂黏度对重载齿轮传动齿面接触应力的影响。结果表明:对齿轮润滑而言,合理选择润滑剂黏度十分重要。随着黏度的增大,齿轮润滑状态逐渐从边界润滑历经混合润滑过渡到全膜润滑;与此同时,由齿面粗糙度引起的压力波动减小、幅值降低且油膜厚度同时增大,所有这些均有助于提高齿轮传动齿面接触寿命。     

纳米蒙脱土润滑油添加剂对金属摩擦副的摩擦磨损性能的影响

制备蒙脱土纳米粒子添加到150N基础油中的润滑油体系,以45#钢作为金属摩擦副,利用MMU-10G摩擦磨损试验机研究其摩擦学性能,使用电子探针、金相显微镜、能谱仪进行试样磨损面形貌观察和组成元素分析。实验结果表明:纳米蒙脱土润滑油添加剂具有优异的减摩效果和良好的抗磨性能,与基础油相比较,平均摩擦因数下降48.8%,对应摩擦副试件失重减少45.5%,试样表面生成由纳米蒙脱土形成的自修复膜。     

非稳态热弹流润滑中黏压系数的影响

数值模拟了非稳态热弹流润滑,压力和膜厚分析分别采用多重网格法和多重网格积分法,温度计算采用单向逐列扫描。分析了黏压系数的影响。指出了黏压系数大的润滑油,会形成较高的第2压力峰、温度峰以及较大的表面摩擦力,虽可增加油膜厚度,但对接触疲劳寿命有不利影响。     

齿轮传动的弹流润滑设计

齿轮传动是最重要的传动形式之一,齿轮的良好润滑是保证齿轮正常传动的关键因素。齿轮润滑设计需要求得润滑油膜最小厚度。利用瞬态弹流润滑理论的多重网格数值技术,准确快速地获得了啮合点的最小膜厚,为根据膜厚比判定齿轮润滑状态提供了一种快速准确的方法。