冷却塔风机齿轮失效的弹性流体润滑分析.pdf

杌槭设计与制造
第5期
150
Machine
Design Manufacture
2012年5月
文章编号:1001-3997(2012)05-0150-03
冷却塔风机齿轮失效的弹性流体润滑分析
陈建平霍立新
天津科技大学机械工程学院,天津300222)
Analyses of elastohydrodynamic lubrication for failure gear in cooling tower fan
CHEN Jian-ping, HUO Li-xin
college of Mechanical Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300222, China)
个自+ト量代个ト量A个个最水量ト量示代量个パト个ト年ト意个ト●ト年ト息トトトト个ト息示トート+中中トトト小个
【摘要】针对大型冷却塔风机的减速器齿轮失效情况,在校核了圆柱和圆锥齿轮的设计强度的基
础上,应用弹性沆体涧滑的理论,根据可压缩流 Reynolds方程所建立的膜厚公式,计算出齿面润滑油膜
厚度,并据此研究了エ作中的齿轮润滑状况和齿面损伤机理,确定齿轮过早失效的主要原因不是由于
齿轮的设计强度不足,而主要是无法在齿面间形成有效油膜,齿轮工作中两齿画有直接接触现象造成,子
分析出失效的原因是齿轮的润滑不良。并提出相应的解决办法和改进建议,可作为齿轮传动设计和故
障分析的参考依据。
关键词:冷却塔风机;齿轮;设计强度;弹性流体动力润滑最小油膜厚度
I Abstrac Aiming at gear f lure of gear box of large cooling toer fan, and based on verifying the
i design strength of cylinder and beuel gear, the lubricating oil film thickness of tooth surface was calculated
I with application of elastic fluid lubrication theory and according to film thickness formula established by
i mechanism of tooth face were researched to make sure that the premature failure of gear was not because
insuficient design strength of gear, but mainly because the effective oil film couldnt form between tooth
s face and the to faces of the working tooth contacted direct y So the reason of gear failure as the poor lu- i
drive design and fault analysis of the gear
Key words: Cooling tower fan; Gear; Design strength Elastohydrodynamic lubrication; Miinimum
2 oil film thickness
WINNY
中图分类号:TH16文献标识码:A
1引言
于使用单位的行业性质,频繁的停产检修,影响了正常生产,造成
冷却塔风机广泛应用于石油、化工、电力、治金、纺织等行
大经济损失。风机生产厂家为此采用增大齿轮模数的方法改进
业。其主要作用是将热的工业用水强迫冷却,达到水的循环使用设计,但效果不明显。成为影响该型风机正常使用的难题。
目的。目前在国内工程应用中,功率最大的是叶轮直径为9.14
针对对该型风机齿轮,在充分调研分析实际失效件的基础
米。该种9.14m冷却塔风机在42℃C、100%热水汽的恶劣环境中上,校核设计强度后,采用弹性流体动力润滑理论探讨齿面润滑
作,每天二十四小时连续运转,每年运行十个月以上。该风机的减状况和失效的主要原因及解决方法。通过改善齿轮润滑条件和
速器由一对弧齿圆維齿轮和一对斜齿圆柱齿轮将动力和旋转运改进加工装配质量等施,使问题得到解决。其中誉齿面海滑
动由电动机传递到风机叶轮,水平输人,垂直输出,如图1所示。
副润滑问题,其根本特征是既考虑接触面的弹性变形,又考虑粘
压效应。
2风机齿轮主要失效情况
输人
根据该种风机减速器齿轮的损坏情况,总结出主要失效形
式如下:(1)齿面严重点蚀状损伤,如图2、图3所示。较多出现在
N?
节线附近的下齿面上。(2)断齿如图4所示,断口处齿面有严重点
图1冷却塔风机传动简图
蚀状损伤痕迹,断面内有贝纹状疲劳扩展区。齿轮的齿面接触疲
在工程应用中,部分国产9.14m冷却塔风机工作(3-5)个月劳强度和齿根弯曲疲劳强度的不足,以及齿面润滑条件恶劣都可
后出现减速器齿轮齿面过早失效及断齿事故频发的情况,无故障能是造成以上失效形式的原因。以下分别对齿轮设计强度及齿面
工作时间过短。这种情况在高温炎热地区和夏季节尤为严重。由润滑情况进行分析。
来稿日期:2011-07-08大基金项目:天津市2010年应用基础及前沿技术研究计划重点基金资助项目(10 ICZDC23300)