超临界/超超临界火电机组齿轮传动系统稳态热分析

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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。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6-7页
第一章 绪论第15-29页
    1.1 研究背景概述第15-19页
    1.2 液力偶合器传动装置研究现状第19-22页
        1.2.1 国外液力偶合器传动装置研究现状第20-21页
        1.2.2 国内液力偶合器传动装置研究现状第21-22页
    1.3 齿轮传动系统热分析技术发展现状第22-26页
        1.3.1 齿轮传动系统热平衡研究现状第22-24页
        1.3.2 齿轮本体稳态温度场研究现状第24-26页
    1.4 课题来源、选题意义及目的第26-27页
    1.5 主要研究内容第27页
    1.6 创新点及难点第27-29页
        1.6.1 创新点第27-28页
        1.6.2 难点第28-29页
第二章 传热学基本理论第29-36页
    2.1 传热基本概念第29页
    2.2 传热基本方式第29-34页
        2.2.1 热传导第29-32页
        2.2.2 热流对与对流换热第32-34页
        2.2.3 热辐射第34页
    2.3 本课题齿轮传动系统的传热方式第34-35页
    2.4 本章小结第35-36页
第三章 基于热网络法的齿轮传动系统热平衡分析第36-53页
    3.1 传动系统传热分析及热网络法第36-38页
        3.1.1 发热机理与热量传递过程分析第36-37页
        3.1.2 热网络与电热比拟原理第37-38页
        3.1.3 稳态温度场计算流程第38页
    3.2 温度节点设置与热阻分析第38-41页
        3.2.1 基本假设与节点布置原则第38-39页
        3.2.2 温度节点的设置分布及其含义第39-41页
        3.2.3 热阻设置及其含义第41页
    3.3 建立热网络图第41-42页
    3.4 建立热平衡方程组第42-44页
    3.5 热源、对流换热系数和热阻模型的确定第44-48页
        3.5.1 热源发热量确定及热量分配第44-45页
        3.5.2 对流换热系数确定第45-47页
        3.5.3 热阻值确定第47-48页
    3.6 求解与结果分析第48-52页
        3.6.1 输入已知参数第48-51页
        3.6.2 求解第51页
        3.6.3 结果分析第51-52页
    3.7 本章小结第52-53页
第四章 基于有限元法的齿轮本体稳态温度场分析第53-76页
    4.1 齿轮本体稳态传热分析第53-58页
        4.1.1 有限元法的基本思想第53-55页
        4.1.2 本体温度场有限元方程第55-56页
        4.1.3 齿轮本体热平衡方程与边界条件第56页
        4.1.4 单个轮齿模型边界条件分析第56-58页
        4.1.5 有限元计算分析流程第58页
    4.2 建立轮齿实体模型第58-61页
        4.2.1 齿轮本体模型简化处理第58-59页
        4.2.2 轮齿建模第59-61页
    4.3 定义材料属性及参数第61-62页
    4.4 划分网格第62-65页
        4.4.1 选取单元第63页
        4.4.2 端面自由网格划分与局部细化第63-64页
        4.4.3 扫掠网格第64-65页
    4.5 热载荷计算第65-70页
        4.5.1 对流换热系数第65-66页
        4.5.2 热流密度分析第66-70页
    4.6 加载求解第70-72页
        4.6.1 对流换热加载第70页
        4.6.2 热流密度加载第70-72页
    4.7 结果分析第72-75页
    4.8 本章小结第75-76页
第五章 过程参数对齿轮本体温度场的影响分析第76-80页
    5.1 齿轮几何参数影响分析第76-78页
        5.1.1 法面模数影响分析第76-77页
        5.1.2 轮齿齿宽影响分析第77-78页
        5.1.3 螺旋角影响分析第78页
    5.2 初始油温影响分析第78-79页
    5.3 本章小结第79-80页
第六章 总结与展望第80-83页
    6.1 工作内容与结论第80-81页
    6.2 工作展望第81-83页
参考文献第83-87页
致谢第87-88页
在读期间发表论文第88页
在读期间参与项目第88页
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