超临界/超超临界火电机组齿轮传动系统稳态热分析

论文摘要

液力偶合器传动装置是高速重载齿轮传动,液力偶合器及其控制系统等组成的机电液复合传动装置,其调速范围一般可达25%-97%,主要适用于工作转速有变化的场合。可以在电机转速不变的情况下,实现输入输出地无级调节,具有功耗低、寿命长、控制精度高、可靠性高、冲击振动小、节能效果好、运转及维护成本低等特点。本文针对超临界/超超临界火电机组工况下,分别用热网络法和有限元法对液力偶合器传动装置的前置增速齿轮传动部分进行稳态热分析,用热分析结果指导传动装置的结构设计。本文主要完成了以下工作：1、基于传热学的基本原理,分析液力偶合器传动装置的发热机理和传热方式,并做出合理的简化和假设,将其前置增速齿轮传动部分和普通的齿轮传动装置做比较,找到对其进行热平衡分析的方法。2、基于热网络法的原理,在液力偶合器传动装置的前置增速齿轮副部分设置温度节点,并建立热源、对流换热、热阻模型,然后基于热网络图列方程组,得到热阻矩阵,温度节点向量和热源向量,求解后得到热平衡状态下温度节点的温度值。3、基于有限元法的基本理论,推导稳态条件下齿轮本体温度场的热平衡方程,对斜齿轮本体温度场进行合理的假设,建立斜齿轮单齿实体模型并进行稳态温度场分析,最终得到单斜齿模型的稳态温度场分布情况。4、对以上两种方法得到的结果进行分析比较,分析结果差异的存在原因,得到一系列的有益结论,为液力偶合器传动装置的结构设计提供支持。5、分析模数、齿宽、螺旋角和初始油温对稳态温度场的影响,为结构设计提供支持。6、展望高速重载齿轮传动的热平衡分析和齿轮本体稳态温度场分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景概述
• 1.2 液力偶合器传动装置研究现状
• 1.2.1 国外液力偶合器传动装置研究现状
• 1.2.2 国内液力偶合器传动装置研究现状
• 1.3 齿轮传动系统热分析技术发展现状
• 1.3.1 齿轮传动系统热平衡研究现状
• 1.3.2 齿轮本体稳态温度场研究现状
• 1.4 课题来源、选题意义及目的
• 1.5 主要研究内容
• 1.6 创新点及难点
• 1.6.1 创新点
• 1.6.2 难点
• 第二章 传热学基本理论
• 2.1 传热基本概念
• 2.2 传热基本方式
• 2.2.1 热传导
• 2.2.2 热流对与对流换热
• 2.2.3 热辐射
• 2.3 本课题齿轮传动系统的传热方式
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于热网络法的齿轮传动系统热平衡分析
• 3.1 传动系统传热分析及热网络法
• 3.1.1 发热机理与热量传递过程分析
• 3.1.2 热网络与电热比拟原理
• 3.1.3 稳态温度场计算流程
• 3.2 温度节点设置与热阻分析
• 3.2.1 基本假设与节点布置原则
• 3.2.2 温度节点的设置分布及其含义
• 3.2.3 热阻设置及其含义
• 3.3 建立热网络图
• 3.4 建立热平衡方程组
• 3.5 热源、对流换热系数和热阻模型的确定
• 3.5.1 热源发热量确定及热量分配
• 3.5.2 对流换热系数确定
• 3.5.3 热阻值确定
• 3.6 求解与结果分析
• 3.6.1 输入已知参数
• 3.6.2 求解
• 3.6.3 结果分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于有限元法的齿轮本体稳态温度场分析
• 4.1 齿轮本体稳态传热分析
• 4.1.1 有限元法的基本思想
• 4.1.2 本体温度场有限元方程
• 4.1.3 齿轮本体热平衡方程与边界条件
• 4.1.4 单个轮齿模型边界条件分析
• 4.1.5 有限元计算分析流程
• 4.2 建立轮齿实体模型
• 4.2.1 齿轮本体模型简化处理
• 4.2.2 轮齿建模
• 4.3 定义材料属性及参数
• 4.4 划分网格
• 4.4.1 选取单元
• 4.4.2 端面自由网格划分与局部细化
• 4.4.3 扫掠网格
• 4.5 热载荷计算
• 4.5.1 对流换热系数
• 4.5.2 热流密度分析
• 4.6 加载求解
• 4.6.1 对流换热加载
• 4.6.2 热流密度加载
• 4.7 结果分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 过程参数对齿轮本体温度场的影响分析
• 5.1 齿轮几何参数影响分析
• 5.1.1 法面模数影响分析
• 5.1.2 轮齿齿宽影响分析
• 5.1.3 螺旋角影响分析
• 5.2 初始油温影响分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作内容与结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表论文
• 在读期间参与项目