行星齿轮传动的齿面动态磨损特性

张荣华,曹莉,周建星,海几哲,孙占飞,贾吉帅

(新疆大学机械工程学院,830047,乌鲁木齐)

行星齿轮传动系统因其体积紧凑、效率高、工作平稳等特点而广泛应用于风力发电、航空、能源机械等领域。在负载下齿面不可避免地产生磨损,不断的磨损累积将诱发接触恶化,不仅影响系统的运行平稳性,而且严重缩短使用寿命。因此,研究行星齿轮传动的齿面动态磨损特性,对行星传动系统减磨延寿设计具有重大的工程意义。

国内外学者对齿轮磨损开展了大量的研究,由于磨损机理复杂,还未有完全适用的理论公式,Archard黏着磨损公式被广泛应用。采用此公式时,其间的主要区别在于对公式中法向接触力求取方法。Flodin等基于简化的Winkler模型,建立了静载荷下直齿轮的轻微磨损预测模型[1];Wu等将直齿轮副的啮合等效为两圆柱体的接触,建立滑动磨损模型,推导了齿轮磨损计算公式,计算了恒定载荷作用下的齿面磨损[2];Mert等采用Archard公式确定了内齿轮的磨损量[3]。张俊等研究了准静态下直齿轮啮合偏差和微观齿廓修形对齿面磨损量的影响[4]。实际运行中,齿轮系统传动中磨损与啮合力相互影响,准静态磨损对其耦合作用及啮合冲击考虑不足[5]。

动载荷下的齿面磨损与实际情况更为接近。Ellen等基于动态接触压力分析了齿轮表面和润滑剂相互作用对轻度磨损的影响[6];Ding提出了考虑时变磨损系数的轮齿磨损评估模型[7],Wojnarowski引入齿轮动力学模型,研究了齿面磨损对……