35CrNiMo感应淬火齿轮接触疲劳强度试验

限于大模数齿条新材料35Cr Ni Mo弯曲接触疲劳基础数据的空白,采用成组与爬山试验方法,获得了三峡升船机大模数齿条新材料35Cr Ni Mo感应淬火齿轮接触疲劳极限,基于labview软件的数据处理方法,得到了齿轮的疲劳极限应力、接触疲劳寿命分布和不同可靠度下的R-S-N曲线族,为该材料齿轮齿条可靠性设计提供了基础数据。     

三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动强度分析

以三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动为研究对象,基于共轭啮合理论推导修形齿轮齿廓方程,建立齿轮齿条传动三维接触有限元分析模型,通过罚函数法建立动力接触系统有限元方程,仿真计算齿轮齿条传动的综合位移、等效应力及齿面接触应力。建立含齿廓修形和轴线偏差的齿轮齿条接触有限元模型,分析了轮齿修形与轴线偏差对齿轮齿条传动啮合性能的影响,为三峡升船机的可靠运行提供依据。     

三峡升船机齿条试验装置传动效率计算分析与试验验证

三峡升船机齿条试验装置传动系统主要由驱动齿轮箱、驱动齿轮齿条、负载齿轮齿条以及负载齿轮箱等4部分组成。为了更好地计算分析三峡升船机齿条试验装置的传动效率,通过建立的齿轮箱传动效率计算模型,对试验装置中的4个组成部分以及装置总传动效率和耗电量分别进行计算分析,并与试验数据测得的输入转速和转矩、输出转速和转矩等数据进行对比分析,验证了计算模型和试验数据的准确性,为低速重载齿轮箱和齿轮齿条的传动效率研究奠定基础。     

三峡升船机升降系统齿条试验装置概述

叙述了三峡升船机齿条的特点,研发了对三峡升船机升降系统的大模数、大尺寸齿条进行质量评价及测试的试验装置,该试验装置主要由驱动系统、负载系统、控制系统、测试系统及辅助系统等构成。阐述了该试验装置的工作原理,介绍了各组成部分的主要功能。     

齿轮表面缺陷等离子焊接温度场有限元分析

三峡升船机驱动齿条模数较大,齿条采用40CrMo材料,齿条长期使用后在其表面产生疲劳点蚀,采用等离子焊接技术对其进行修复.采用有限元法模拟等离子焊接技术修复齿条表面缺陷的过程,研究了工艺参数对工件温度场的影响,得出采用等离子焊接技术修复工件的最佳理论修复工艺参数.     

基于载荷谱的三峡升船机齿条疲劳寿命评估

针对三峡升船机齿轮齿条在全寿命周期内可能面临疲劳失效的问题，基于驱动电动机以及同步轴转矩计算出的齿轮齿条载荷，构建了包含受力齿面、载荷循环次数的齿条载荷谱；结合齿条的S-N曲线、Miner线性累积损伤准则，计算了齿条在设计寿命35年内的损伤度及剩余疲劳寿命。此外，采用累积迭代法计算了齿条的接触、弯曲安全系数，实现了齿条实际载荷与设计载荷下安全系数的相互对比与运行安全性能验证。研究表明，齿条上齿面的啮合次数较多，其概率为73.03%；在设计寿命内，齿条上齿面的接触疲劳总损伤度为1.65×10^-12，按载荷谱的总循环次数为1.87×10¹⁷；齿条上齿面的弯曲疲劳总损伤度为8.15×10^-14，按载荷谱的总循环次数为3.78×10¹⁸，齿条在设计寿命35年后具有很长的剩余疲劳寿命；齿条的接触安全系数SH=2.958，弯曲安全系数SF=8.106，均大于所选取的较高可靠度下的最小安全系数与设计载荷下的计算安全系数，升船机齿条的安全裕量充足。研究丰富了超大模数齿轮齿条疲劳寿命领域的相关研究，为三峡升船机的运行...     

齿轮表面缺陷等离子焊接应力场有限元分析

三峡升船机升降系统中采用大模数齿轮齿条驱动,齿条材料为40CrMo,长期使用后常在轮齿表明萌生裂纹或疲劳点蚀,严重影响齿轮齿条工作寿命,采用等离子焊接技术对齿条表面裂纹、点蚀等缺陷进行修复.该文采用有限元法模拟等离子焊接技术修复齿条表面缺陷的过程.研究了预热温度、扫描速度等工艺参数对工件焊接应力场的影响,得出采用等离子...     

三峡升船机齿轮齿条受力分析

根据三峡升船机的结构原理,分析了齿轮齿条传动在船箱上升和下降时的受力方向,给出了升船机上升时齿条应为上齿面受力,下降时应为下齿面受力的建议。分析了升船机正常上升和下降的24种工况下齿条的受力方向和载荷大小,得到了最大载荷出现的工况组合和载荷大小,给出了通过合理地控制误载水深的方向和大小,就可以达到合理控制齿条受力方向和有效减小载荷大小的途径,这对确保升船机的安全可靠运行、延长升船机齿轮齿条寿命具有重要的意义。     

液压动力式转向机中齿条的加工

介绍了双端输出转向机中齿条加工工艺过程，分析了齿条加工过程中裂纹产生原因及预防措施。     

大模数齿轮齿条机构建模与静力学分析

大模数齿轮齿条机构是一类典型的低速重载机构,该文将三峡升船机作为研究对象,针对大模数齿轮齿条传动系统的齿轮弯曲强度和接触强度展开研究,建立了齿轮齿条三维实体模型,模拟设置了6组工况条件,分别对不同工况条件下的齿轮弯曲、接触应力进行了理论分析计算和有限元分析求解,对比结果差值在10%左右,基本一致,证明理论方法和有限元方法分析齿轮弯曲强度和接触强度的可行性和准确性。     

齿条淬火工艺的制定与改进

根据市场需要，我公司开发并生产了GCQK1460型汽车（转向器）齿条专用淬火机床（见图1）。其主要技术参数为：加工零件长度为600mm；汽液阻尼缸最大移动距离为500mm；工位运行速度：1～30mm／s；重复定位精度士0．25mm；淬火后的齿条变形量径向跳动0．4mm。     

低速重载开式齿轮齿条传动润滑状态分析

采用三峡升船机齿条性能评定试验装置,研究低速重载、频繁换向条件下开式齿轮齿条的润滑状态。对开式齿轮齿条油膜厚度计算模型中润滑油的压黏系数进行修正以适用高黏度润滑油,利用油膜厚度准则对开式齿轮齿条的润滑状态进行分析。结果表明,采用油膜厚度准则能相对准确地判断低速重载开式齿轮齿条传动的润滑状态;转速、载荷对润滑状态有很大的影响,齿轮齿条换向时,润滑状况相对恶劣,易磨损、胶合,应尽量减小载荷和齿面粗糙度,增大润滑油黏度。     

大模数淬火齿条表面裂纹扩展规律及寿命预测研究

针对大模数齿条的疲劳寿命难以精确计算问题,对大模数表面淬火齿条的裂纹扩展规律进行了研究。建立了含共线初始双裂纹的齿条FRANC3D模型,齿条啮合区离散为15个区域载荷;分析了表面感应淬火齿条硬度分布、残余压应力分布对疲劳裂纹扩展寿命的影响,推导了齿条的断裂韧度K_(IC)与应力强度因子门槛值ΔK_(th);运用FRANC3D软件,对双共线初始裂纹在三种水平间距下的裂纹扩展、联通、继续扩展过程进行了仿真,得出了应力强度因子幅值ΔK随裂纹深度a扩展的表达式;根据裂纹扩展速率da/dN与ΔK、K_(IC)、ΔK_(th)的关系,预测了三峡升船机齿条的寿命N。研究结果表明:齿条满足疲劳寿命要求,但表面感应淬火降低了齿条的疲劳寿命;硬度分布对于裂纹扩展的促进作用大于残余压应力的抑制作用。     

三峡升船机大模数齿条试验装置载荷施加与控制策略研究

根据三峡升船机的工作原理,分析了各种工况下电动机的工作模式和齿轮齿条传动的受载齿面,并针对三峡升船机全平衡垂直结构的设计,分析了附属设备对齿轮齿条驱动装置负载构成的影响,确定了试验台采用水平对称和滑动导轨承载结构设计的合理性和优越性。通过对电机拖—推、拖—拖、推—拖、推—推驱动控制方式的自由组合设计,实现了对齿条加载齿面和载荷大小的全面控制,可灵活满足试验过程中对载荷施加变化的要求。根据设计载荷,最终确定了阶梯加载或等效载荷加载的试验载荷施加方案,保证了试验结果的可靠性。针对试验台采用双向往复运动电功率封闭的设计,也可有效节省能源,大大降低试验成本。     

基于运行工况的三峡升船机齿轮齿条载荷与润滑状态分析

三峡升船机齿轮齿条属低速重载开式硬齿面齿轮传动，一旦润滑不良极易产生齿面胶合等损伤，影响升船机运行的安全性和可靠性。根据三峡升船机的实际运行数据，采用油膜厚度准则系统分析了各种典型工况下齿轮齿条的润滑情况，推导了匀速工况时船厢误载水深与膜厚比之间的关系，计算了典型误载水深下润滑状态最危险啮合点的膜厚比；确定了船厢变速时齿轮齿条最差的润滑状态，分析了变速运行典型工况下的润滑状态与船厢水深的相关关系，进一步确定了较易产生胶合损伤的位置。结果表明，升船机匀速运行时，厢内水位处于最佳水位时，齿轮齿条的润滑状态最好；偏离最佳水位时，膜厚比随误载水深呈λ∝±Δh^-0.13的幂函数形式下降；齿轮齿条处于最危险啮合点时，齿轮齿根与齿条齿顶相接触且在大误载水深下齿面间的润滑状态更为恶劣；升船机变速运动时，润滑状态较差的工况为船厢水深为3.6 m时的上行加速和下行减速；因齿条上齿面接触频率高、润滑状态较差，发生胶合损伤的风险更高。     

大型齿条中频感应淬火试验及质量分析

本文介绍的大型齿条为国内某水利枢纽升船机驱动机构关键部件,承担变换速度和传递转矩的工作。对于大模数重载齿条,不但要求齿面耐磨性强,还应具有一定的疲劳强度和抗弯强度,且心部应有一定的强度和韧性。为此需选择合金钢制造,且进行适当热处理。该齿条的技术参数远超过了国外同类升船机所用齿条,要求较高硬度和较深硬化层。如果硬化层     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

大模数齿轮齿条起升机构模拟试验台动力学研究

大模数齿轮齿条驱动式起升工作平台属于典型低速重载装备,其模数往往超过了模数系列中所规定的标准值,这不仅对现有的设计理论、制造工艺及安装方法提出了新挑战,而且对其安全高效运行和可靠性保障提出了新要求.为了研究齿轮齿条传动副在复杂工况条件下的失效机理和动力学响应特性,揭示设备服役性能退化和可靠性演化规律,以三峡升船机为对象,搭建了一个立式齿轮齿条起升机构传动系统工况模拟试验台,利用三维软件对齿轮齿条传动副进行实体建模,利用有限元方法对其进行静力学强度分析,研究齿轮和齿条应力应变分布规律.以齿轮齿条起升机构的三维建模为基础,对不同工况下的齿轮齿条起升机构的啮合运动进行动力学响应特性分析,得到齿轮齿条啮合传动过程中的速度、加速度和接触力相互耦合作用及运动规律,采用以小推大的思想,为大模数齿轮齿条起升的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论和实验依据.     

大模数齿条齿根应力计算方法研究及测试*

目前,尚缺乏模数超过50 mm的齿条齿根弯曲应力计算方法。为提高大模数齿条齿根应力计算的准确性,依据齿根疲劳裂纹扩展轨迹对折截面法进行修正,建立新的折-平截面齿根应力计算模型,并首次引入应力渗透因子标识折截面的宽度,采用积分迭代法推导出齿根弯曲应力和齿根压缩应力计算公式。对影响折-平截面法计算准确性的因素进行分析,研究折截面角、应力渗透因子和弯曲力臂长的计算方法;由模型计算得到的齿条齿根截面上各点的应力解析值与有限元计算得到的数值解基本一致。依托三峡升船机齿条试验平台对齿条齿根弯曲应力进行测试,应用最小二乘法拟合出转矩与齿根应力的关系,并得出名义转矩下的齿条齿根应力。将测试值、数值解与解析解进行对比分析,结果表明：折-平截面法的解析解误差约为5%,更接近实测值。提出的折-平截面法可用于齿根应力计算。