基于多体动力学的齿轮箱圆锥滚子轴承温度场分析

郑秋梅 赵 娟 刘松年 霍怡洁 卢凯文 孙 杰

(青岛理工大学机械与汽车工程学院 山东青岛 266500)

在列车提速的大背景下，圆锥滚子轴承作为大多数齿轮箱支撑旋转轴、实现运动和扭矩传递的关键部件，其温度场受到轴、法兰的热传导、润滑油的热对流、滚子与轴承内外圈摩擦发热的共同影响。针对目前齿轮箱圆锥滚子轴承发热严重情况下导致滚子与内外圈接触时无法形成有效的润滑油膜，严重时出现冷焊、抱死的安全问题，通过对圆锥滚子轴承温度场的仿真与分析，可为快速解决轴承发热问题打下理论基础。

目前国内外对于齿轮箱温度场及轴承温度场的研究主要使用3种方法：试验法、有限元法、热网络法。在传热学、多流体动力学理论的基础上，研究人员结合各种分析方法，轴承温度场研究越来越深入，方程数值解和仿真模型的结果与实际情况越来越符合。在轴承温度试验研究方面，王奉涛等[1]利用设计的齿轮箱跑合试验台，应用热电偶测量了轴承外圈及润滑油的温度；李海峰[2]通过将温度传感器透过法兰盖直接与轴承外圈接触的方式获得数据；张修太等[3]比较了多种温度传感器，发现了PT系列热电阻在低温测量中的优势；张学斌和丁伟文[4]通过搭建城轨齿轮箱全自动跑合试验台实现了温度数据的采集。在轴承温度热网络法及有限元方法研究方面，牛辰[5]通过ANSYS软件仿真得到了轴承摩擦功耗和温度场的变化；邢磊等人[6]分别通过ANSYS和热网络法得到了轴承内各部件之间的温度分布。……