一种新式齿轮箱搅油损失试验机的设计及测试

介绍数种国内外学者在研究齿轮箱搅油损失时所使用的试验机的结构及设计思路。针对其中存在的机身笨重,齿轮箱部分无法实现角度变换等问题,设计一种新型的角度可变型多用途试验机。实际测试表明,所设计的试验机具有良好的可操作性,可用于模拟各种工况进行实验,并特别适合进行同齿轮箱角度相关的搅油损失实验研究; 通过在齿轮箱内加入不同的填充物改变齿轮箱内壁的形状,可用于研究内壁形状对搅油损失的影响。     

齿轮传动搅油功率损失的研究进展

齿轮搅油损失(Oil churning losses)对传动系统的润滑性能、传动平稳性和节能经济性有着显著的影响。研究齿轮搅油损失的预测和控制方法,对传动系统的优化设计和节能减排有着重要意义。研究表明:高速工况下的搅油损失可达减/变速箱功率总损失的50%以上,且齿轮搅油损失随润滑环境、几何结构和运动工况条件变化显著。搅油损失机理复杂,涉及因素多,探索齿轮系搅油损失机理和掌握搅油能耗特性的变化规律,是国内外研究的难点和热点。至今已有大量齿轮搅油损失建模研究和应用,但主要都是针对某一特定工况或传动条件下的研究,鲜有全面的、完善的理论来分析搅油损失,因此对齿轮搅油损失进行全面的论述和总结很有必要。结合国内外的研究进展,从理论、仿真和试验三方面来综述齿轮搅油损失各影响因素的定性和定量研究,重点分析了搅油损失建模方法及应用场合,并指出了降低搅油损失的方法。     

基于有限元分析的斜齿轮搅油功率损失测算及实验验证

引入流体力学的两相流理论、轴流风机和径流风机的动量定理,对单个斜齿轮的搅油功率损失进行了有限元数值估算。考虑流体的黏性、密度,齿轮的螺旋角、模数、齿数、转速,周边工作温度,箱体尺寸,重力加速度和润滑油浸没深度等参数的影响,使用有限元流体力学软件Fluent对多组不同参数斜齿轮的三维搅油流场和搅油功率损失进行了数值仿真。进一步通过实验数据对数值仿真结果的部分参数进行了验证和比对,证明了中低转速条件下可以使用仿真的方法预估搅油功率损失的数值。研究结果也为后续啮合状态下的斜齿轮组搅油功率损失的数值计算提供了方法依据和理论参考。     

齿轮传动系统搅油损失的试验研究

对单齿轮传动箱体的搅油损失进行了深入的研究,通过对搅油损失进行的试验,探讨了搅油损失与转速、静态浸深及油温之间的规律.并根据试验数据拟合得到了单齿轮搅油功率损失计算公式.     

基于流体动力学的斜齿轮副搅油功率损失分析

在高速工况下,搅油损失在总功率损失中占很大比重,研究齿轮搅油功率损失对于提高传动效率具有重要意义。提出一种基于流体动力学的能够计算斜齿轮副搅油功率损失的计算模型,该模型采用将斜齿轮沿接触线划分为若干个薄直齿轮的方法计算斜齿轮副的搅油损失;将齿轮副搅油功率损失分为周面搅油功率损失、端面搅油功率损失以及啮合区挤压功率损失三部分,分析浸油深度、转速、螺旋角、齿宽、模数对搅油损失的影响以及各部分搅油损失占总搅油损失的比重。结果表明：搅油损失随着浸油深度、转速、螺旋角、齿宽、模数的增大而增大,其中转速、齿宽和模数对搅油损失的影响较大,浸油深度和螺旋角对搅油损失的影响较小;啮合区挤压功率损失在整个搅油功率损失中占最大比重。     

采煤机摇臂齿轮传动系统搅油损失分析

为降低采煤机摇臂齿轮传动系统功率损耗,针对采煤机摇臂齿轮传动系统存在的搅油损失问题,基于1 200 kW采煤机摇臂齿轮传动结构的主要组成及特点,分析了齿轮功率损耗对润滑油池油液的影响,提出了计算单级齿轮搅油损失的两种方法,并分别用这两种方法计算了采煤机摇臂齿轮单级齿轮搅油损失。结果表明:这两种单级齿轮搅油损耗量的计算方式相似,均能够用于采煤机截割齿轮传动体系的搅油损耗量的计算;随着摇臂摆角与初始浸油深度的增大,搅油损失也都随着增大。     

高速动车组齿轮箱内部流场仿真分析及搅油损失计算

为精确、快速地获取操作过程中高速列车齿轮箱中复杂内部流场的真实运动和分布状态,通过合理简化高速动车组驱动齿轮箱的三维模型,采用运动粒子仿真(Moving Particle Simulation,MPS)开展仿真分析.基于箱体内部油液不同瞬时分布状态,研究正、反转工况、油液浸没深度和润滑油黏度等参数对齿轮箱内部流场分布的...     

齿轮搅油功率损失与减速器传动效率分析

针对某型号纯电动汽车的减速器,基于ParticleWorks软件对齿轮搅油功率损失进行了分析,探究了齿轮搅油功率损失的特性。运用正交实验法就影响齿轮搅油功率损失的因素进行了极差分析,得到齿轮搅油功率损失主要影响因素依次为转速、齿轮油运动黏度、浸油深度、齿数、齿宽、齿轮螺旋角以及压力角,并研究了各个因素的具体影响灵敏度。通过ParticleWorks以及Romax软件构建了减速器传动效率分析模型并进行了减速器传动效率实验,通过实验与传动效率仿真的对比分析,验证了仿真模型的可行性与准确性,为研究纯电动汽车减速器的传动效率提供了一种新的手段。     

汽车后桥准双曲面齿轮搅油损失数值模拟及其减阻研究

为探究某乘用车后桥搅油功率损失,基于VOF(Volume of Fluid)两相流模型及RNG k-ε湍流模型,建立了包括被动锥齿轮及差速器壳等旋转部件的后桥三维数值模型.研究齿轮转速、温度及螺栓结构对后桥内部的瞬态流场分布、动压力分布及搅油功率损失的影响规律.据此提出将螺栓连接齿轮改为沉头螺栓齿轮的结构优化方案,并通过台架效率试验验证数值模拟及结构优化的正确性.研究结果表明:搅油功率损失随转速的增加而急剧增大、随温度的增加而减小,其中转速的影响较大;螺栓导致流场紊乱,导致额外的搅油功率;结构优化后能有效降低搅油功率损失,使得后桥传动效率约提高(1～1.1)％.     

基于MPS法的齿轮啮合区不同浸油程度下搅油损失仿真分析*

为探究异构减速箱齿轮啮合区浸油程度对搅油损失的影响规律,采用移动粒子半隐式法(MPS)对8种异构减速箱搅油模型以及基于不同转向、齿轮啮合区不同浸油程度条件的搅油模型进行模拟仿真。结果表明:啮合区浸油程度与油液波动、速度以及搅油损失成正相关,顺时针比逆时针转向下齿轮啮合区搅油量更大,转向与浸油程度的变化均引起啮合区油量变化从而导致齿轮啮合损失变化;浸油程度变化也会致使齿轮阻力损失变化,表明搅油总损失的大小主要受参数变化的影响,且齿轮啮合损失和阻力损失各自所占比重随参数而改变,需对单一或多变量具体分析。     

外啮合齿轮泵搅油损失的研究

在外啮合齿轮泵工作过程中,由于困油压缩产生高压,形成阻力矩,从而会产生一定的搅油损失。为了确定这部分损失的大小,提出了通过困油压力预测齿轮泵搅油损失的计算方法。利用FLUENT软件的动网格技术对某型号外啮合齿轮泵进行了二维的仿真计算,分析了一个困油周期内搅油损失随转速、工作压力的变化情况。结果表明,搅油损失主要受到困油压力的影响,并随着转速和工作压力的增大而增大,其大小占输入功率的0.43%~5.26%。     

基于数值模拟的螺旋锥齿轮搅油功率损失及其敏感度分析

车辆的变速器大多采用齿轮传动,在传动系统中,螺旋锥齿轮的搅油功率损失对齿轮箱的发热、齿轮效率和寿命有巨大影响。为了合理的预测变速器齿轮箱的功率损失,采用正交试验法研究了齿轮转速、润滑油温度、喷油压力、喷油嘴直径以及不同的齿轮节圆直径对螺旋锥齿轮搅油功率损失的影响和敏感程度。首先,基于齿轮箱体结构及锥齿轮对在箱体内的布置,建立了螺旋锥齿轮副喷油润滑的数值计算模型。在数值计算过程中,为提高计算稳定性和准确度,动网格技术和网格重建技术被采用。通过计算结果与试验结果的对比,验证了计算模型的有效性。研究结果表明：齿轮转速和润滑油温度对搅油功率损失影响最为显著,敏感程度排序为齿轮转速>润滑油温度>齿轮节圆直径>喷嘴直径>喷油压力。并且当齿轮转速、喷油嘴直径、喷油压力取1水平,润滑油温度以及不同的齿轮节圆直径取5水平时,搅油损失最小。研究结果为齿轮箱搅油功率损失的计算及综合传动系统的优化可提供重要参考。     

汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力优化

以降低某汽车后桥准双曲面齿轮搅油阻力为目的,基于VOF(Volume of Fluid)两相流模型及标准k-ε湍流模型建立了汽车后桥三维数值模型,分析了后桥准双曲面齿轮搅油功率损失机理;提出了将准双曲面齿轮由螺栓连接改为去除螺栓结构并在其两侧面增加挡板以减少搅油阻力的方法.通过Fluent仿真,对改进前后汽车后桥准双曲...     

深沟球轴承喷油润滑搅油损失研究

为了揭示喷油润滑时深沟球轴承搅油损失随喷油润滑条件的变化,提高齿轮箱综合传动系统的性能,建立深沟球轴承喷油润滑下的数值计算模型,并用SKF模型进行验证。采用数值模拟和设计正交方案的方法研究喷油润滑时深沟球轴承内部流场运动状态,以及在不同工况参数下深沟球轴承喷油润滑的搅油损失,并通过极差分析和方差分析确定各个因素对轴承搅油损失的影响程度。研究表明：在喷油润滑过程中,外圈表面润滑油体积分数随着润滑油的进入不断提高,并且逐渐趋于均匀稳定,而内圈表面润滑油体积分数则始终很低;喷嘴角度对轴承内部润滑和搅油功率损失影响很大,当喷嘴朝向外圈时,搅油力矩最小,但润滑性能较差,当喷嘴朝向内圈时,润滑性能最好,但搅油力矩稍大;各个因素对轴承搅油损失影响由大到小顺序为节圆直径、转速、喷油压力、喷嘴直径、温度。研究结果对探究深沟球轴承喷油润滑搅油机制和提升车辆传动效率提供了重要的设计和理论参考。     

考虑可靠性及效率性能的变速器齿轮润滑油选择方法

齿轮箱润滑油的选择不仅会影响齿轮接触强度,也会影响齿轮箱传递效率.针对运动黏度这一指标,根据齿轮接触强度及齿轮搅油功率损失的计算,提出综合考虑以上2种情况的润滑油选择方法,可在满足齿面接触强度同时,使得搅油损失最小,最后通过实际开发齿轮箱的润滑油选型进行试验验证.试验结果表明,该方法对于合理选择润滑油是可行的,在保证齿...     

随机扰动下考虑搅油阻力的齿轮动力特性分析

搅油润滑是齿轮系统一种重要的润滑方式,由于润滑油的黏弹性会使浸入其中的齿轮在高速运转时获得额外的阻力,且齿轮系统由于自激振动等因素,时刻存在一些不确定的扰动。因此,综合考虑啮合间隙、时变啮合刚度、传动误差、随机扰动以及搅油阻力等非线性因素,通过拉格朗日法建立了6自由度的直齿轮非线性动力学模型,运用龙格-库塔方法求解得到系统的分岔图、相图、Poincarè图、时间历程图和动态载荷系数（Dynamic load factor,DLF）,综合分析对比了随机扰动下搅油阻力对齿轮系统动态特性的影响。结果表明,随机扰动会使系统的混沌特性发生变化,相图的表现尤为明显,轨迹形状不变,但周期性受到明显影响,周期运动转向准周期运动;在以随机扰动为正常工作状态的条件下,搅油阻力会使得系统提前进入混沌状态。     

基于MPS方法的齿轮箱内部型腔结构搅油损失仿真分析

为探究内部型腔结构对搅油损失的影响规律,提升汽车传动系统效率,以齿轮箱为研究对象,运用移动粒子半隐式法建立了齿轮箱搅油损失数值仿真模型;通过数值仿真结果并结合润滑油分布情况分析了不同轴向间隙、径向间隙、挡油板、集油槽和内部型腔对搅油损失的影响规律。分析结果表明,搅油损失与轴向间隙呈非线性正相关关系,但当轴向间隙到达一定数值后,对搅油损失的影响较小;与径向间隙呈非线性负相关关系,且随着径向间隙的增加,其下降的趋势变小;挡油板和集油槽结构能降低搅油损失,且随着其长度的增加,效果更加显著;流线型型腔与圆弧状型腔会在一定程度上增大搅油损失。     

齿轮副高速搅油阻力矩理论计算与试验研究

效率是新能源汽车传动系统的重要研究内容之一,准确的齿轮副搅油阻力矩模型是提高传动系统效率水平的一大助力.不考虑风阻的影响,提出直齿轮副高速搅油阻力矩理论计算模型.依据高速齿轮运转时与润滑油的接触情况,把齿轮搅油阻力矩分为齿轮端面摩擦阻力矩、周面摩擦阻力矩与啮合区域挤压阻力矩三部分.运用流体动力学理论与摩擦学原理推导出单...     

基于MPS法的船用减速器搅油功率损失仿真分析

为研究船体横倾角对顺倒车工况下船用减速器润滑流场特性及搅油功率损失变化规律的影响,采用移动粒子半隐法(Moving Particle Semi-implicit Method,MPS)对8种工况下的船用减速器内部润滑流场进行数值仿真分析.仿真结果表明:同一转速、初始润滑油量和横倾角下,船用减速器在顺车工况下的润滑性能优...     

稀油润滑工业齿轮箱油量计算方法

基于热平衡思想,提出一种工业齿轮箱稀油润滑的油量计算方法。介绍工业齿轮箱常见的几种稀油润滑方式,并给出各润滑方式油量的计算方法。对于采取强制润滑的齿轮箱,除了计算热功率损失之外,还引入了工厂多年总结的经验公式,从而使得计算结果更为准确和可信。