本文選題：齒輪試驗(yàn)臺　切入點(diǎn)：航空齒輪　出處：《遼寧工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：航空發(fā)動機(jī)附件機(jī)匣是航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵傳動部件之一,其作用是在發(fā)動機(jī)啟動時(shí)為其提供扭矩。齒輪是傳動系統(tǒng)中重要傳動零件,齒輪的失效將直接影響整個航空發(fā)動機(jī)的工作,而良好的潤滑又是齒輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障。對于齒輪失效問題的研究除理論分析外,更需要利用齒輪試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)研究。因此,為了提高航空發(fā)動機(jī)附件機(jī)匣的傳動性能,增加齒輪傳動系統(tǒng)的可靠性及使用壽命,迫切需要進(jìn)行齒輪噴油潤滑試驗(yàn)臺相關(guān)問題研究。齒輪噴油潤滑具有冷卻和潤滑兩大功能,齒輪的冷卻性能與不同的噴油參數(shù)有關(guān);齒輪的潤滑效果與齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的齒面溫度密切相關(guān)。所以,針對齒輪噴油潤滑的兩大功能,需要分別進(jìn)行齒面冷卻性能試驗(yàn)臺和齒面溫度測試試驗(yàn)臺研制及測試研究。目前針對噴油嘴的噴霧特性、噴射方向偏離影響因素等問題已經(jīng)有人作了大量的研究,但對于不同噴射角度對冷卻效果影響問題進(jìn)行專門研究的還比較少,為了提高附件機(jī)匣潤滑系統(tǒng)冷卻性能急需開展相關(guān)研究。本文針對高速重載航空齒輪噴油潤滑系統(tǒng)噴油嘴噴射角度改變對齒面冷卻性能影響的問題,首先分析了對流換熱的影響因素及高速傳動齒輪噴油冷卻的機(jī)理,從理論上分析了噴射角度改變對冷卻效果影響。然后進(jìn)行齒面噴油潤滑仿真分析,得出不同噴射角度條件下的齒面對流換熱系數(shù)變化規(guī)律;搭建齒面冷卻性能試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn),得到了不同噴射角度條件下的齒面溫度變化規(guī)律;最后將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,得到了不同噴射角度對冷卻效果的影響規(guī)律。對于高速工況下轉(zhuǎn)動的齒輪,嚙合時(shí)產(chǎn)生大量的熱量使齒輪齒面溫度升高,極易產(chǎn)生齒面膠合等失效問題,達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。齒面溫度與齒輪多種失效形式密切相關(guān),為了減少齒輪失效,延長齒輪的使用壽命,迫切需要對齒面溫度測試問題進(jìn)行研究。本文針對不同工況下的齒面溫度測試研究問題,進(jìn)行了齒面溫度測試試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)。建立試驗(yàn)臺三維模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。運(yùn)用熱網(wǎng)絡(luò)分析法進(jìn)行齒輪箱熱分析,使用MATLAB求解不同工況下的齒面溫度。得出不同工況下的齒面溫度。然后采用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行齒面溫度測量試驗(yàn),將試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行對比,驗(yàn)證試驗(yàn)臺測試功能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本文針對齒輪噴油潤滑問題,研制了齒面冷卻性能試驗(yàn)臺和齒面溫度測試試驗(yàn)臺。并對齒輪齒面冷卻與齒面溫度測試等問題進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。在研究過程中運(yùn)用了熱-流耦合、齒輪箱熱網(wǎng)絡(luò)分析法及MATLAB溫度聯(lián)合求解等方法,獲得了不同噴油角度下齒面冷卻規(guī)律及實(shí)際工況下齒輪溫度變化規(guī)律,對航空發(fā)動機(jī)附件機(jī)匣噴油潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的理論價(jià)值和指導(dǎo)意義。
[Abstract]:The aero-engine accessory casing is one of the key transmission components of the aero-engine. Its function is to provide the engine with torque when it starts.Gear is an important part of transmission system, the failure of gear will directly affect the work of the whole aero-engine, and good lubrication is an important guarantee of gear normal operation.Besides theoretical analysis, it is necessary to use gear test equipment to study gear failure problem.Therefore, in order to improve the transmission performance of the aero-engine accessory casing and increase the reliability and service life of the gear transmission system, it is urgent to study the problems related to the gear injection lubrication test rig.The cooling performance of gear is related to different injection parameters, and the lubricating effect of gear is closely related to the tooth surface temperature under running condition.Therefore, for the two main functions of gear injection lubrication, it is necessary to develop and test the tooth surface cooling performance test bench and the tooth surface temperature test rig respectively.At present, a lot of researches have been done on the spray characteristics of fuel injection nozzle and the influence factors of jet direction deviation, but there are few special researches on the effect of different injection angles on cooling effect.In order to improve the cooling performance of accessory casing lubrication system, relevant research is urgently needed.In this paper, the influence of jet angle change on tooth surface cooling performance of high-speed and heavy-duty aviation gear injection lubrication system is discussed. Firstly, the influencing factors of convection heat transfer and the mechanism of high speed transmission gear injection cooling are analyzed.The influence of jet angle change on cooling effect is analyzed theoretically.Then the simulation analysis of tooth surface fuel injection lubrication is carried out, and the variation law of tooth surface convection heat transfer coefficient under different injection angles is obtained.Finally, the experimental results are compared with the simulation results, and the effects of different injection angles on the cooling effect are obtained.For the gear rotating at high speed, a large amount of heat is produced during meshing, which makes the tooth surface temperature rise, and easily leads to the failure of tooth surface bonding, which can not reach the design life.Tooth surface temperature is closely related to various failure forms of gear. In order to reduce gear failure and prolong the service life of gear, it is urgent to study the measurement of tooth surface temperature.Aiming at the problem of tooth surface temperature test under different working conditions, the design of tooth surface temperature test rig is carried out in this paper.The three-dimensional model of the test bed was built to analyze the structure.The thermal analysis of gear box is carried out by means of thermal network analysis, and the tooth surface temperature under different working conditions is solved by MATLAB.The tooth surface temperature under different working conditions is obtained.Then the infrared thermal image technique is used to measure the tooth surface temperature. The test results are compared with the simulation results, and the test function is verified to meet the design requirements.In this paper, the tooth surface cooling performance test bench and the tooth surface temperature test bench are developed to solve the problem of gear injection lubrication.The problems of gear tooth surface cooling and tooth surface temperature testing were verified.In the course of the research, the methods of thermal-fluid coupling, thermal network analysis of gear box and MATLAB temperature are used to obtain the law of tooth surface cooling under different injection angles and the variation law of gear temperature under actual working conditions.It has certain theoretical value and guiding significance for the design of aero-engine accessory casing injection lubrication system.
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V216

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本文編號：1725020