某型直升机行星齿轮机构弹流润滑研究

行星传动机构中除了一级行星机构内啮合外油膜厚度
5 /9 < t < 1时 , 齿面润滑属于弹性 2变粘状态 ;
tΕ 1时 , 齿面润滑属于弹性 2等粘状态 。
( 4) 计算膜厚
最小膜厚 hm in = A gnv R red 中心膜厚 hc = Cgnv R red 式中 : A = 3 t; C = - 1018 t2 + 2116 t + 7;
步骤为 :
( 1) 计算影响油膜厚度的 3个无量纲参数
速度参数 U =η0 vx / ( Ered R red )
载荷参数 W = Fn / ( bR red Ered )
材料参数 G =αEred
式中 :
E
为材料的综合弹性模量
red
;
R
为综合曲率半
red
径 ; vx 为接触面运动方向的表面平均速度 ; Fn / b单
C u i L ijie1 Go ng Xiaop ing2 To ng C ho ng lo u1
( 1. The Engineering Institute, A ir Force Engineering U niversity, X i’an Shaanxi 710038, China; 2. The Science Institute, A ir Force Engineering U niversity, X i’an Shaanxi 710051, China)
n = 215 t2 -
316 t + 119。
上述计算步骤可以编制成程序 , 从而可计算得出
齿轮的齿宽 、模数和压力角对油膜厚度的影响规律如
图 2～4所示 。
比都偏小 , 取其中齿轮润滑最薄弱的二级行星机构中 太阳轮与行星轮的外啮合为研究对象 , 利用张鹏顺 等 [2 ]提出的计算油膜厚度的统一公式进行计算 。计算
3 改进措施
针对上述分 析 , 作者
针对 该 型 直 升 机 的 主 减 速
器行 星 齿 轮 机 构 提 出 如 下
改进措施 :
(1) 齿轮制造方面:
a1提高齿轮制造等级 , 减 图 4 压力角对油膜
小齿面 粗 糙 度 , 按 照 太 阳
厚度的影响
轮 、行星轮和内齿圈 72626 的制造等级进行加工 。 b1从图 2 ～4 可看出 , 增加行
收稿日期 : 2006 - 12 - 29 作者简介 : 崔利杰 ( 1979—) , 男 , 硕士研究生 , 主要研究方向 为机械设计计算机辅助技术 1E2mail: cuilijie2008@ tom1com1
图 1 某型直升机的行星传动机构结构简图
某型直升机的主减速器内两级行星传动机构的结 构简图 [1 ]如图 1 所示 。机构传动功率为 4178 MW , 采 用 HH220润滑油 , 粘压系数取 2128 ×10 - 8 Pa - 1 , 润 滑油粘度为 30 mm2 / s, 油池温度取 65 ℃。行星齿轮 均采用 12CrN i4A 渗碳淬火钢制成 , 采用 6 级齿轮 , 粗糙度均值取 0163 μm, 各级齿轮机构参数和计算求 得的齿间润滑最小油膜厚度 hm in、中心油膜厚度 hc 和
Keywords:main reducer; p lanetary gear mechanism; gear parameters; oil film thickness
行星齿轮机构以其体积小 、承载能力强 、效率高 的优点广泛应用于直升机的减速器系统中 。现代直升 机的行星齿轮传动中 , 齿面胶合 、点蚀和磨损在齿轮 失效形式中所占比例越来越大 。理论和实践都表明 , 齿轮传动中的磨损 、胶合等失效形式都与齿间润滑有 着密切的关系 , 因而研究行星齿轮传动中各齿轮啮合 的弹流润滑机制 , 对分析直升机减速器中行星传动机 构的失效原因 , 提高传动可靠性具有现实意义 。本文 作者针对某型直升机的主减速器两级行星机构的油膜 润滑进行了研究 , 提出了一些改进措施以提高直升机 传动系统可靠性 。 1 机构简介
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2007年第 6期
崔利杰等 : 某型直升机行星齿轮机构弹流润滑研究
119
膜厚比如表 1所示 。
120
润滑与密封
第 32卷
( 2) 润滑油方面 : 更换新型的润滑油 , 如改用
HH230航空 润 滑 油 。根 据 上 述 公 式 分 析 和 EHD 理
论 [3] ,
油膜厚度
h0
与润滑油的粘度
η 0
和粘压系数
α
有如下关系 : h0∝η0017 , h0∝α015。因此 , 提高润滑油
的粘度和粘压系数对于提高齿轮润滑也具有十分重要
的表面平均速度 vx ≤8 m / s, 因而可用油膜厚度进行 判别 , 但如果齿轮传动的表面速度更高则应考虑油膜 强度和表面温度的变化 。 4 结论
(1) 分析了某型直升机的主减速器内两级行星传 动机构中齿轮参数如模数 、齿宽和压力角等对齿轮间 油膜厚度的影响 , 并对其中最薄弱的齿轮对进行了针 对性的分析 , 得出了各个齿轮参数对油膜厚度的影响。
Abstract: The elastohydrodynam ic lubrication ( EHL ) work condition in the p lanetary gear transm ission of main reducer of a helicop ter was analyzed, the weakest mesh in it was investigated, the effect of geared parameters, such as width, module and mesh angle of p lanetary gear on the lubrication behavior in the p lanetary gear transm ission was calculated, some meth2 ods to imp rove the EHL condition in the transm ission were put forward. The result shows that the methods to enlarge width, module and mesh angels of p lanet and sun gears and enhance the viscosity and p ressure - viscosity cofficient of lubricant can imp rove the lubrication of gears, reduce the invalidation of gear surface, and enhance the reliability of p lanetary gear transm ission efficiently.
(2) 提出了提高齿轮制造等级 , 增加行星轮和太 阳轮的齿宽 、模数和齿轮啮合角及提高润滑油粘度和 粘压系数等改进措施 , 经改进后可发现齿轮传动的膜 厚比有较大提高 , 有效地提高了直升机传动系统的设 计可靠性 。
参考文献 【1】航空工业部第 608 所. 减速器图册 [M ]. 北京 : 国防工
摘要 : 分析了某型直升机主减速器行星齿轮机构弹流润滑工况 , 研究了该齿轮系弹性润滑最薄弱啮合部位 , 计算得 出了行星齿轮传动机构中齿宽 、齿轮模数和压力角等齿轮参数对弹性润滑油膜厚度的影响 , 提出了改进直升机主减速器 行星齿轮机械润滑状态的新思路和具体改进方案 , 结果证明增加行星轮和太阳轮的齿宽 、模数和齿轮啮合角及提高润滑 油粘度和粘压系数 , 可有效地改进齿轮润滑 , 减少齿面失效 , 提高行星齿轮传动机构的可靠性 。
的意义 。
对于上述行星齿轮机构的二级机构 , 将模数提高
至 415 mm, 齿宽增至 85 mm , 并改用润滑油 HH230航 空润滑油以后可使最小膜厚增至 1135 μm , 膜厚比增
至 115以上 。
当然 , 在进行齿轮机构改进的同时也要注意到以
下几个方面 :
( 1) 由于润滑油在不同情况下粘压系数和粘度
105
二级行星齿轮
33
12
171
87
4
80
85
11072 3 11288 5
11363 6 11654 7
11203 5 11446 2
2 润滑分析 齿轮齿面失效可用膜厚比 λ的大小来判断 , 即
最小油膜厚度和表面粗糙度的比值 :
λ=
hm in
R
2 q1
+
R
2 q2
式中 :
R
2 q1
,
R2q2为两表面 1和 2粗糙度的均方根值 。
系数会有不同的变化 , 文中使用的润滑油粘压系数和
粘度系数只是其中的一种情况 , 在实际应用上还应根
据实际和试验情况确定 。
( 2) 由于文中假设齿宽对润滑油的端泄不产生
影响 , 因而在计算中未考虑端泄的作用 , 这对计算结
果的准确性造成了一定的影响 。
( 3) 对于文中的行星传动齿轮接触面运动方向
位宽度上的法向外载荷 ;
α为润滑油的粘压系数 ;
η 0
为常压下润滑油的粘度 。
( 2) 计算粘弹性参数 粘性参数 gv = GW 115 U - 015 弹性参数 ge =WU - 015 ( 3) 求出一个新的无量纲量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
t = lgge + 2 lggv + 2
当 tΦ 5 /9时 , 齿面润滑属于刚性 2变粘状态 ;