【摘 要】
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高速重载减速器结构复杂,运行环境较恶劣,大多采用喷油润滑,合理高效的润滑方案能减小传动构件的摩擦磨损、发热以及功率损失,进而提高减速器使用性能与寿命。本文结合理论计算与数值模拟,对某高速重载齿轮传动减速器的喷油润滑流场与温度场进行了仿真分析,研究其润滑与热特性,主要研究内容及结论如下:（1）喷油润滑仿真验证与热源计算。分别对高速齿轮与滚动轴承进行了喷油润滑流场仿真,将齿轮啮合区和轴承腔的润滑油流态
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高速重载减速器结构复杂,运行环境较恶劣,大多采用喷油润滑,合理高效的润滑方案能减小传动构件的摩擦磨损、发热以及功率损失,进而提高减速器使用性能与寿命。本文结合理论计算与数值模拟,对某高速重载齿轮传动减速器的喷油润滑流场与温度场进行了仿真分析,研究其润滑与热特性,主要研究内容及结论如下:（1）喷油润滑仿真验证与热源计算。分别对高速齿轮与滚动轴承进行了喷油润滑流场仿真,将齿轮啮合区和轴承腔的润滑油流态与文献中实验结果进行对比,将齿轮齿面、齿轮端面、轴承的对流换热系数与理论值进行对比。仿真结果与实验结果/理论计算结果吻合较好,验证了喷油润滑仿真的可靠性,并给出所采用的齿轮副与轴承的热流密度计算方法,为本文的研究奠定基础。（2）齿轮润滑参数影响研究。建立了高速重载齿轮箱的喷油润滑模型,进行了齿轮啮入侧单独喷油和啮出侧单独喷油的流场分析,在高速下,齿轮啮入侧喷油的主要作用是润滑啮合区,啮出侧喷油的主要作用是冷却发热齿面。基于单相气场分析,结合润滑油体积分数与减磨、散热的关系,分别对啮入侧与啮出侧的喷油点位置进行了寻优研究,得到能高效润滑与高效冷却齿轮的最佳喷油点位置。从运行转速与喷油量两方面,分析了齿轮的润滑与热特性。发现齿轮转速越高,齿面润滑油越少,摩擦发热越严重,温度越高;适当提高喷油量能增大润滑油体积分数,降低温度。（3）轴承润滑参数影响研究。对高速重载无内圈圆柱滚子轴承进行了喷油润滑仿真。探究了运行转速对轴承X-1、轴承D-1的润滑与热特性的影响。当轴承转速越高,轴承腔内润滑油越少,热流密度与摩擦热功率越大,轴承本体温度越高;从喷油量方面,分别对轴承X-1与轴承D-1进行润滑与热特性研究。当适当增大喷油量,承载区润滑油体积分数增大,轴承发热量有所减小,同时对流换热能力增强,轴承温度随之降低。（4）减速器润滑优化与再分析。针对高速重载减速器中齿轮与轴承润滑不足、散热困难、温度较高等问题,结合实际可行性,对齿轮啮入侧与啮出侧喷孔布置、轴承喷孔直径、各喷孔的喷油量等进行了优化,并进行了优化后模型的再分析。结果表明,喷油方案优化后减速器滚滑界面的润滑油体积分数有所提高,最高温度降低了约13.5K,功率损失减小了约231.66W。说明本文针对润滑方案的优化对于改善减速器的润滑与热特性、减小功率损失有效。
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