渐开线圆柱齿轮胶合承载能力计算标准比较研究
Comparative Study on Calculation Standards for Scuffing Load Capacity of Cylindrical Involute Gears
- 机械传动 2022年46卷第12期 页码：86-92
- 作者机构：
1.重庆大学 机械传动国家重点实验室， 重庆 400044
2.中国航发 四川燃气涡轮研究院， 四川 成都 610599
- 作者简介：
贾晨帆（1996— ），男，安徽六安人，硕士研究生；研究方向为齿轮设计分析自主软件开发。
刘怀举（1986— ），男，山东曲阜人，副教授，博士生导师；研究方向为齿轮抗疲劳设计制造。
- 基金信息：国家自然科学基金(U2141247)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.12.013
中图分类号：
扫 描 看 全 文
贾晨帆,朱才朝,刘怀举等.渐开线圆柱齿轮胶合承载能力计算标准比较研究[J].机械传动,2022,46(12):86-92.
Jia Chenfan,Zhu Caichao,Liu Huaiju,et al.Comparative Study on Calculation Standards for Scuffing Load Capacity of Cylindrical Involute Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(12):86-92.
贾晨帆,朱才朝,刘怀举等.渐开线圆柱齿轮胶合承载能力计算标准比较研究[J].机械传动,2022,46(12):86-92. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.12.013.
Jia Chenfan,Zhu Caichao,Liu Huaiju,et al.Comparative Study on Calculation Standards for Scuffing Load Capacity of Cylindrical Involute Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(12):86-92. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.12.013.
摘要
以新一代航空发动机传动系统等为代表的高端传动装备面临高速、高温、重载等极端服役环境挑战，使得胶合失效成为齿轮主要失效形式之一，严重影响系统寿命和可靠性。针对国内常用的3个齿轮胶合评价标准在齿轮胶合承载能力计算结果之间差异较大，且标准公式适用范围存在差异的问题，详细研究了闪温法和积分温度法，从理论分析、公式对比和案例分析三个方面开展了渐开线圆柱齿轮胶合承载能力标准对比研究；并针对FZG A型齿轮，进行了对比计算分析。结果表明，由于HB/Z 84.4的平均摩擦因数计算结果偏高，与GB/Z 6413.2相比计算结果偏大，HB/Z 84.4结果偏保守。GB/Z 6413.1和GB/Z 6413.2在较大的转矩、油温、转速范围内，齿面温度计算结果相差不大；但是，随着模数的减小，二者的齿面温度计算结果差异变大；模数在4~7 mm内，二者齿面温度计算结果相差不大。
Abstract
The high-end transmission equipment such as the new generation of aero-engines faces the challenge of extreme service environments such as high speed, high temperature and heavy load. Scuffing failure is one of the main failure modes of gears, which seriously affects life and reliability. The common Chinese gear scuffing design standards include GB/Z 6413—2003 and HB/Z 84.4—1984. However, the calculation results of these standards for the scuffing loading capacity of gears are different, and difference exists in the application scope of these formulae. Thus, a comparative study of the cylindrical involute gear scuffing capacity standards based on GB/Z 6413 and HB/Z 84.4 is carried out from three aspects: theoretical analysis, parameter comparison and case studies. For FZG A type gears, dozens of case groups have been calculated. The results show that the calculated average friction coefficient of HB/Z 84.4 is higher than that of GB/Z 6413.2, and the calculated results of HB/Z 84.4 are conservative. It is found that calculation results of the surface temperature of GB/Z 6413.1 and GB/Z 6413.2 are consistent in a large range of torque, oil temperature, and speed. However, the difference in the tooth surface temperature of the two methods becomes larger as the tooth module decreases. The temperature results are generally consistent with each other as the tooth module lies within the range of 4-7 mm.
关键词
圆柱齿轮胶合标准闪温法积分温度法
Keywords
Cylindrical gearScuffing standardFlash temperature methodIntegral temperature method
references
HE H，LIU H，ZHU C，et al.Study of rolling contact fatigue behavior of a wind turbine gear based on damage-coupled elastic-plastic model［J］.International Journal of Mechanical Sciences，2018，141：512-519.
ZHANG B，LIU H，ZHU C，et al.Numerical simulation of competing mechanism between pitting and micro-pitting of a wind turbine gear considering surface roughness［J］.Engineering Failure Analysis，2019，104：1-12.
陈地发，刘怀举，朱加赞，等.低碳合金钢18CrNiMo7-6齿轮弯曲疲劳试验研究与误差分析［J］.重庆大学学报，2021：1-17.
CHEN Difa，LIU Huaiju，ZHU Jiazan，et al.Low-carbon alloy steel 18CrNiMo7-6 gear bending fatigue test research and error analysis［J］.Journal of Chongqing University，2021：1-17.
吴昌林，吕云霏.ISO与AGMA渐开线圆柱齿轮强度计算标准的比较［J］.中国机械工程，2011，22（12）：1418-1423.
WU Changlin，LÜ Yunfei.Comparison of ISO and AGMA involute cylindrical gear strength calculation standards［J］.China Mechanical Engineering，2011，22（12）：1418-1423.
邹又名，刘少军.ISO与AGMA锥齿轮强度计算标准比较［J］.机械传动，2016，40（9）：187-192.
ZOU Youming，LIU Shaojun.Comparison of strength calculation standards between ISO and AGMA bevel gears［J］.Journal of Mechanical Transmission，2016，40（9）：187-192.
郭梅，梁作斌，陈聪慧.HB与ISO标准中渐开线圆柱齿轮胶合承载能力计算标准比较［J］.燃气涡轮试验与研究，2018，31（1）：59-62.
GUO Mei，LIANG Zuobin，CHEN Conghui.Comparison of calculation standards for scuffed capacity of involute cylindrical gears in HB and ISO standards［J］.Gas Turbine Experiment and Research，2018，31（1）：59-62.
陈聪慧.航空发动机机械系统常见故障［M］.北京：航空工业出版社，2013：191-228.
CHEN Conghui.Common failures of aero engine mechanical system［M］.Beijing：Aviation Industry Press，2013：191-228.
袁玉鹏，李权才，刘忠明，等.低速重载开式齿轮齿条传动润滑状态分析［J］.润滑与密封，2015，40（5）：98-103.
YUAN Yupeng，LI Quancai，LIU Zhongming，et al.Analysis of lubrication state of low speed and heavy load open gear and rack transmission［J］.Lubrication Engineering，2015，40（5）：98-103.
LEE S C，CHEN H.Experimental validation of critical temperature-pressure theory of scuffing［J］.Tribology Transactions，1995，38（3）：738-742.
SHI X J，LU X Q，HE T，et al.Predictions of friction and flash temperature in marine gears based on a 3D line contact mixed lubrication model considering measured surface roughness［J］.Journal of Central South University，2021，28（5）：1570-1583.
全国齿轮标准化技术委员会.圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮 胶合承载能力计算方法 第1部分：闪温法：GB/Z 6413.1-2003［S］.北京：中国标准出版社，2003：1-32.
National Technical Committee of Gear Standardization.Calculation of scuffing load capacity of cylindrical，bevel and hypoid gears-part 1：flash temperature method：GB/Z 6413.1-2003［S］.Beijing：Standards Press of China，2003：1-32.
全国齿轮标准化技术委员会.圆柱齿轮、锥齿轮和准双曲面齿轮 胶合承载能力计算方法 第2部分：积分温度法：GB/Z 6413.2-2003［S］.北京：中国标准出版社，2003：1-38.
National Technical Committee of Gear Standardization.Calculation of scuffing load capacity of cylindrical，bevel and hypoid gears-part 2：integral temperature method：GB/Z 6413.2-2003［S］.Beijing：Standards Press of China，2003：1-38.
航空工业部.航空渐开线圆柱齿轮胶合承载能力计算：HB/Z 84.4-1984［S］.北京：航空工业出版社，1984：1-12.
Ministry of Aeronautics Industry.Calculation of scuffing capacity of aviation involute cylindrical gears：HB/Z 84.4-1984［S］.Beijing：Aviation Industry Press，1984：1-12.
International Organization for Standardization.Calculation of scuffing load capacity of cylindrical，bevel and hypoid gears-part 1：flash temperature method：ISO/TR 13989-1［S］.Geneva，Switzerland，2001：1-29.
International Organization for Standardization.Calculation of scuffing load capacity of cylindrical，bevel and hypoid gears-part 2：integral temperature method：ISO/TR 13989-2［S］.Geneva，Switzerland，2001：1-33.
TERAUCHI Y，MORI H.Comparison of theories and experimental results for surface temperature of spur gear teeth［J］.Journal of Engineering for Industry，1974，96（1）：41-50.
BLOK H.The flash temperature concept［J］.Wear，1963，6（6）：483-494.
WINTER H，朱梦周.齿轮承载能力计算的进展（齿轮计算方法的进展）［J］.齿轮，1986（6）：31-43.
WINTER H，ZHU Mengzhou.Advances in the calculation of gear bearing capacity （Advances in gear calculation methods）［J］.Gear，1986（6）：31-43.
全国齿轮标准化技术委员会.齿轮FZG试验程序 第1部分：油品的相对胶合承载能力FZG试验方法A/8.3/90：GB/T 19936.1-2005［S］.北京：中国标准出版社，2005：1-12.
National Technical Committee of Gear Standardization.Gear FZG test procedure-part 1：FZG test method A/8.3/90 for relative scuffing load-carrying capacity of oils：GB/T 19936.1-2005［S］.Beijing：Standards Press of China，2005：1-12.
0
浏览量
11
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies