齒輪干運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)研究進(jìn)展報(bào)告

1、齒輪干運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)研究進(jìn)展報(bào)告一、緒言直升機(jī)減速器潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)故障，齒輪軸承將處于無(wú)潤(rùn)滑油工作狀態(tài)，使減速器在短時(shí)間內(nèi)破壞，造成災(zāi)難性的后果。美國(guó)、歐洲、日本和俄羅斯均對(duì)直升機(jī)有3060分鐘不等的干運(yùn)轉(zhuǎn)能力要求，以便飛行員脫離作戰(zhàn)環(huán)境。出于國(guó)防、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)考慮，國(guó)外對(duì)提高直升機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)應(yīng)急能力的措施嚴(yán)加保密。我們查到的研究提高齒輪干運(yùn)轉(zhuǎn)能力的方法有：1.選用耐高溫軸承齒輪材料航空高性能齒輪鋼的發(fā)展已經(jīng)歷三代：第一代齒輪鋼是以aisi9310鋼為代表的低合金表層硬化鋼，我國(guó)現(xiàn)用航空齒輪鋼如12crni3a、12cr2ni4a、16crni3moa 、16cr3niwmovnba 等都屬于第一代齒輪鋼

2、，使用溫度只能維持在250以下。第二代齒輪鋼區(qū)別于第一代的主要特征是耐溫性能高，其代表鋼種為m50nil,可在350以下穩(wěn)定使用。第三代齒輪鋼中g(shù)earmet c69合金表層硬度可達(dá)hrc69芯部硬度hrc50以上，應(yīng)用于包括直升機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在內(nèi)的齒輪可減重50%。css-42l鋼的室溫硬度達(dá)到hrc68, 430下為hrc62，直到535仍可保持在hrc58以上。 2. 添加劑為磷酸酯或聚苯硫醚的油霧潤(rùn)滑 在正常工作情況下輔助油箱保存一定量的潤(rùn)滑油，壓力探測(cè)器探測(cè)到失油狀態(tài)后將包含高濃度磷酸脂的添加劑間隔地注入輔助油箱的潤(rùn)滑油中。輔助潤(rùn)滑系統(tǒng)采用油霧潤(rùn)滑，運(yùn)用流動(dòng)的壓縮空氣將含磷酸酯添加劑的潤(rùn)

3、滑油變成油霧送到齒輪軸承表面，油霧在齒輪軸承表面生成一層潤(rùn)滑保護(hù)膜。3.表面改性技術(shù) （a）齒輪干運(yùn)轉(zhuǎn) (b) 表面含3%mos2齒輪干運(yùn)轉(zhuǎn)改性后的齒輪表面抗磨性（b）明顯好于未改性齒輪（a） 4. 增加一套應(yīng)急液壓滑潤(rùn)系統(tǒng) 主滑油泵和輔助滑油泵共用一個(gè)油池。在正常工作狀態(tài)下通過(guò)主滑油泵提供潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油經(jīng)外部管路進(jìn)入散熱器冷卻后通過(guò)油濾進(jìn)入主減速器內(nèi)部，當(dāng)外部管路或散熱器被損壞時(shí)，主減速器內(nèi)潤(rùn)滑油池液面由于泄漏逐漸降低直至主滑油泵吸不到潤(rùn)滑油為止，此時(shí)輔助滑油泵單獨(dú)供油，潤(rùn)滑油不經(jīng)冷卻直接進(jìn)入油濾，使主減速器機(jī)匣內(nèi)部潤(rùn)滑油路壓力維持在較低水平。二、 研究?jī)?nèi)容由于國(guó)外對(duì)直升機(jī)減速器潤(rùn)滑系統(tǒng)的應(yīng)

4、急措施研究嚴(yán)加保密，我們相信一定還有一些尚未公開(kāi)的技術(shù)，但每種方法均有局限性，單純依靠一種方法具有很高的技術(shù)難度、成本也高，如選用合適的2種或2種以上方法利用協(xié)同效應(yīng)，效果會(huì)更好、成本也不高。油霧潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑都屬于氣液兩相流體的冷卻潤(rùn)滑技術(shù)，都是微量潤(rùn)滑。雖然油霧潤(rùn)滑具有良好的潤(rùn)滑效果，但有許多缺點(diǎn)，與油氣潤(rùn)滑相比相形見(jiàn)絀：（1）油氣潤(rùn)滑適用于高溫、重載、高速或極低速以及軸承座有水和臟物侵入的場(chǎng)合，而油霧潤(rùn)滑對(duì)在重載和高速的場(chǎng)合潤(rùn)滑效果欠佳；（2）油氣潤(rùn)滑適應(yīng)任何粘度的機(jī)械油以及半流動(dòng)干油，可以使用含有固體成分的添加劑；而油霧潤(rùn)滑適應(yīng)粘度1000cst 的機(jī)械油，不能使用含有固體成分的添加劑

5、如石墨、鋁粉和二硫化鉬；（3）油氣潤(rùn)滑耗油量是油霧潤(rùn)滑的1/10, 壓縮空氣能更好地散熱不會(huì)產(chǎn)生多余的熱量；而油霧潤(rùn)滑過(guò)量的潤(rùn)滑油會(huì)產(chǎn)生多余的熱量不利于冷卻;（4）油氣潤(rùn)滑時(shí)油氣分離油不被霧化、不污染環(huán)境；而油霧潤(rùn)滑在排出的壓縮空氣中含有少量的懸浮油粒污染環(huán)境、對(duì)操作人員的健康不利。研究?jī)?nèi)容：1.選用多種添加劑進(jìn)行油霧潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑對(duì)比試驗(yàn)，找出抗磨性最好的添加劑2.表面改性技術(shù)在原有的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究三、 研究進(jìn)展1. 5%添加劑的926航空油的油霧潤(rùn)滑在926航空油中添加5%的t321、t307、zddp、t391分別做12cr2ni4a鋼副的45min噴油霧摩擦磨損試驗(yàn)（上下試樣相對(duì)滑動(dòng)速

6、度2.62m/s載荷100n），待摩擦系數(shù)急劇上升時(shí)噴一次油霧， 每次噴量為0.01ml, 每次噴的時(shí)間為10秒鐘，結(jié)果發(fā)現(xiàn)幾種添加劑均改善了干運(yùn)轉(zhuǎn)的磨損狀況，抗磨效果最好的是zddp和t391。含5%t391的添加劑運(yùn)轉(zhuǎn)45min磨損量?jī)H是干運(yùn)轉(zhuǎn)12min的1/54。 干運(yùn)轉(zhuǎn)12min 926初油5%t307 5%t3215%zddp 5%t391 5%添加劑926航空油的油霧潤(rùn)滑摩擦系數(shù)2. 2%添加劑的dod航空油的油霧潤(rùn)滑在dod航空油中添加2%的t321、t307、zddp、t391添加劑做12cr2ni4a鋼副的45min摩擦磨損試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上下試樣在相對(duì)滑動(dòng)速度2.62m/s載

7、荷100n時(shí)幾種添加劑均改善了干運(yùn)轉(zhuǎn)的磨損狀況，抗磨效果好的是zddp和t391，抗磨效果最好的是2%t391。3. t391抗磨損的最佳百分含量分別做質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%t391、2% t391、3.5% t391dod航空油的油氣潤(rùn)滑摩擦磨損試驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)2% t391dod的抗磨效果好于其余兩種，1%t391dod的抗磨效果最差。4.離子注入均勻性研究常規(guī)離子注入層較?。ú淮笥?m），且離子注入是一個(gè)“視線加工”，只有暴露在離子束下的工件表面才能被離子注入，而對(duì)于其他表面，不得不采用帶有自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)的復(fù)雜轉(zhuǎn)動(dòng)靶臺(tái)來(lái)解決之，甚至存在工件即使運(yùn)動(dòng)也無(wú)法完成凹面或內(nèi)腔處理的情況，這就促使全方位離子注入技術(shù)

8、的發(fā)展，它可在較簡(jiǎn)單的裝置中實(shí)現(xiàn)對(duì)異形工件和多個(gè)工件批量地進(jìn)行全方位的離子注入。全方位離子注入的原理如下：在處理時(shí)，先將工件置于真空室內(nèi)，采用熱陰極、射頻（rf）、電子回旋共振（ecr）、金屬蒸汽真空弧放電（mevva）等多種方法產(chǎn)生彌漫在整個(gè)真空室內(nèi)psii所需的等離子體，這樣工件就直接湮沒(méi)在等離子體中。若以工件為陰極，真空室壁為陽(yáng)極，施加一高壓脈沖，正離子在電場(chǎng)作用下被加速，射向工件表面并注入工件表面。對(duì)表面導(dǎo)電的工件，由于電場(chǎng)總垂直于工件表面，只要近表面處的等離子體荷電分布比較均勻， 對(duì)形狀復(fù)雜的工件都可得到相當(dāng)均勻的注入表層。但根據(jù)所查資料，目前全方位離子注入適用于非金屬離子，而對(duì)多數(shù)金屬離子不適應(yīng)。四、 下一步工作1. 用2%幾種添加劑做油氣v=5-7m/s的相對(duì)滑動(dòng)速度的摩擦實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)幾種添加劑中t391是否抗磨損性能最好2.進(jìn)行v=5-7m/s油霧和油氣摩擦磨