5 基本公式
5.1 接觸溫度
在引言中已經(jīng)敘述過翻屈,接觸溫度是接觸面的本體溫度ΘMi(見5.4)和閃溫Θfl(見5.2)之和智厌。
ΘB=ΘMi+Θfl……………………………………(1)
閃溫溫度沿接觸軌跡的變化見圖2诲泌。
最大接觸溫度為:
ΘBmax=ΘMi+Θflmax……………………………………(2)
式中:
Θflmax——Θfl的最大值官澳,它不是位于嚙入軌跡上就是位于嚙出軌跡上。
膠合的可能性可通過計(jì)算最大接觸溫度和其臨界值的比較進(jìn)行預(yù)測(cè)予裳。接觸溫度的臨界值可通過齒輪膠合實(shí)驗(yàn)確定澈渠,或通過使用現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查研究確定。
a 在嚙合線上的位置
圖2沿接觸軌跡的接觸溫度
對(duì)于膠合危險(xiǎn)性的可靠評(píng)價(jià)坞鲁,重要的是在分析中,要使用齒輪本體溫度的精確值锻碎。
5.2閃溫公式
對(duì)于(近似)帶狀接觸區(qū)和不同方向的切向速度(如準(zhǔn)雙曲面齒輪)萄撇,布洛克閃溫公式[12][14][16][32]最常用的表達(dá)式見附錄A,即:
對(duì)于具有帶狀接觸區(qū)和切向速度平行的圓柱齒輪和錐齒輪竖拢,常用的表達(dá)式見附錄A该眨,即:
或用等效表達(dá)式:
式中:
μm——平均磨擦因數(shù)(見第6章);
XM——熱彈系數(shù)(見附錄A)莫切,對(duì)于常用鋼:XM=50K·N-3/4·S1/2·m-1/2·mm兢糯;
XJ——嚙入系數(shù)(見第8章);
Xг——載荷分擔(dān)系數(shù)(見第9章)贸伐;
wBt——端面單位載荷(見5.3),單位為牛每毫米(N/mm)勘天;
n1——小輪轉(zhuǎn)速,單位為轉(zhuǎn)每分(rimin)捉邢;
ρyrel——局部相對(duì)曲率半徑脯丝,單位為毫米(mm);
ρy1——小輪齒廓局部曲率半徑伏伐,單位為毫米(mm)宠进;
對(duì)圓柱齒輪:
ρy2——小輪齒廓局部曲率半徑,單位為毫米(mm)秘案;
對(duì)圓柱齒輪:
對(duì)于錐齒輪砰苍,ρy1和ρy2見式(37)和式(38)。
對(duì)于Θn更適用的表達(dá)形式阱高,見附錄A赚导。
兩個(gè)佩克萊特?cái)?shù)必須足夠高,以使它能滿足幾乎所有可能發(fā)生膠合的情況赤惊。當(dāng)佩克萊特?cái)?shù)較低時(shí)吼旧,熱量從接觸帶區(qū)流向整個(gè)輪齒,引起不同的溫度分布未舟,此時(shí)式(3)和式(6)無(wú)效嘶款。
式中:
ρM1——小輪材料的密度,單位為千克每立方米(kg/m3)少烙;
ρM2——大輪材料的密度居删,單位為千克每立方米(kg/m3)稻悟;
CM1——小輪單位質(zhì)量的比熱,單位為焦耳每千克開爾文[J/(kg·K)]榄兑;
CM2——大輪單位質(zhì)量的比熱碉榔,單位為焦耳每千克開爾文[J/(kg·K)];
λM1——小輪的熱導(dǎo)率马窘,單位為千每秒開爾文[N/(S·K)]拄央;
λM2——大輪的熱導(dǎo)率,單位為千每秒開爾文[N/(S·K)]寡专;
對(duì)于圓柱齒輪和錐齒輪sinγ1= sinγ2=1.
5.3 端面單位載荷
圓柱齒輪端面單位載荷:
錐齒輪端面單位載荷:
式中:
Ft——節(jié)圓上的名義切向力存睬,單位為牛(N);
b——齒寬茧伍,單位為毫米(mm)栽逸;
beff=0.85b……………………………………(13)
KA——使用系數(shù)(對(duì)于圓柱齒輪,見GB/T3480珍语,對(duì)于錐齒輪锤岸,見GB/T10062.1)竖幔;
KV——?jiǎng)虞d系數(shù)(對(duì)于圓柱齒輪板乙,見GB/T3480,對(duì)于錐齒輪拳氢,見GB/T10062.1)募逞;
KBβ——膠合承載能力計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù);
KBβ= KHβ………………………………………(14)
圓柱齒輪和錐齒輪的KHβ分別見GB/T3480和GB/T10062.1)馋评;
KBa——膠合承載能力計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)放接;
KBa= KHa…………………………………………(15)
圓柱齒輪和錐齒輪的KHa分別見GB/T3480和GB/T10062.1);
Kmp——分支系數(shù)留特。
分支系數(shù)Kmp是考慮多分支傳動(dòng)時(shí)纠脾,每個(gè)分支上載荷分配不均勻的系數(shù)。如果沒有可靠的分析數(shù)據(jù)可用時(shí)蜕青,可用下列方法確定:
——對(duì)于具有np(np3)個(gè)行星齒輪的行星齒輪傳動(dòng):
——對(duì)于在滿載下苟蹈,齒輪空心軸扭轉(zhuǎn)角為Φ(°)的雙聯(lián)齒輪:
Kmp =1+(0.2/Φ) …………………………………………(17)
——對(duì)于外加軸向力為Fex的雙斜齒輪:
——對(duì)于其他情況:
Kmp =1……………………………………………(19)
5.4 本體溫度的分布
齒輪傳動(dòng)最主要的磨擦損失是輪齒嚙合區(qū)的磨擦損失。其損失形式主要由于輪齒的磨擦而產(chǎn)生熱量旋钓。由于多余的供油側(cè)面排放消耗的機(jī)械“泵”能垫暑,有時(shí)不能忽略。由軸承(滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承)產(chǎn)生的損失是另一種不可避免的磨擦損失鱼谅。對(duì)于高速齒輪傳動(dòng)蔚分,滑動(dòng)軸承產(chǎn)生的熱量可能比齒輪嚙合產(chǎn)生的熱量大得多。另一些熱源是攪油和油封的磨擦益若。所有以上熱源有下列共同特點(diǎn):
——對(duì)于每種熱源碟舱,流體的磨擦取決于各自動(dòng)轉(zhuǎn)條件下的潤(rùn)滑油黏度洁操;
——所有熱源的熱量是相互聯(lián)系的,通過傳動(dòng)元件到散熱裝置俗循,如周圍的空氣或冷卻系統(tǒng)累冠。
熱量的相互聯(lián)系可用下列計(jì)算方法:
——離散組元的有限元法;
——擴(kuò)散圖法拳芹;
——熱網(wǎng)絡(luò)類比法[18]蝇罐。
接觸面的本體溫度ΘMi可能適當(dāng)?shù)厝蓚(gè)相接觸輪齒的整體本體溫度ΘM1和ΘM2的平均值。
下式為較精確的近似公式(在佩克萊特?cái)?shù)較高時(shí)):
當(dāng)
的比值在一個(gè)相當(dāng)廣的范圍內(nèi)時(shí)矢勉,可用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)平均式來(lái)近似計(jì)算:
當(dāng)閃溫長(zhǎng)期超過150℃時(shí)合弥,可能對(duì)齒面疲勞有不利的影響。
5.5本體溫度的粗略近似
為了粗略地研究本體溫度固蛾,可用油溫(要考慮噴油潤(rùn)滑對(duì)熱傳遞帶來(lái)的一些阻礙因素)加上決定閃溫溫度的那一部分取最大值之和來(lái)估算结执。
ΘM=Θoil+0.47Xs·Xmp·Θflm……………………………………(22)
式中:
對(duì)于噴油潤(rùn)滑:Xs =1.2;
對(duì)于油浴潤(rùn)滑:Xs =1艾凯;
對(duì)于具有附加噴油潤(rùn)滑冷卻的嚙合:Xs =1.0献幔;
對(duì)于為提供足夠的冷卻而將齒輪浸沒在油中時(shí):Xs =0.2;
對(duì)于一個(gè)小輪與np個(gè)大輪嚙合:
Θflm——沿接觸軌跡的平均閃溫趾诗,單位為攝氏度(℃)
然而蜡感,為了可靠地評(píng)價(jià)膠合的危險(xiǎn)性,重要的是在分析中恃泪,要用齒輪本體溫度的精確值來(lái)替代粗略的近似值郑兴。