基于流固耦合理论的高速齿轮箱内部流场数值分析

利用Pumplinx软件,对高速动车组驱动齿轮箱内齿轮啮合过程中润滑油分布规律和齿轮箱内部压力场变化规律进行数值分析。使用RNG k-ε湍流模型和动网格模型建立基于流固耦合理论的齿轮箱内部流场的VOF两相流模型,对其进行数值模拟,并对关键节点压力进行监测,对比分析不同齿轮参数对箱体内部流场的影响。结果表明:在齿轮啮合区与从动齿轮左下方有漩涡出现;在啮合区的出口处压力有较大波动,稳定时啮入点压力在正压范围内波动,啮出点压力在负压范围内波动,通气孔处压力波动较大且无规律可寻;齿轮转速越快、齿轮越宽,箱体内部压力波动越大,合理降低转速和齿宽,有利于实现内部流场压力的均匀分布。通过数值仿真和监测关键位置可以得到齿轮箱内部流场的两相流分布和压力场变化规律,可为齿轮箱结构的合理设计与润滑油的合理配置提供的理论依据。     

超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油甩油分析

为了解齿轮箱内部润滑油和空气多相流瞬态流场情况,采用浸入固体法结合VOF(Volume Of Fluids)多相流模型,对超高压柱塞泵动力端齿轮箱润滑油的甩油过程进行计算流体动力学仿真分析。通过分析得到齿轮箱内润滑油分布情况、齿轮表面润滑油速度和体积分数,以及截面压力,进而可以对齿轮箱内部润滑油飞溅润滑过程进行预测。     

基于格子玻尔兹曼方法的重载机车齿轮箱内部压力场特性研究

为了研究压力场特性对重载机车齿轮箱润滑和密封的影响规律，基于计算流体动力学和格子玻尔兹曼方法，建立了考虑通气孔处密封结构的齿轮箱内部压力场仿真模型；通过仿真结果与试验数据对比分析，验证了仿真模型的正确性；基于该模型，研究了不同因素对齿轮箱内部压力场的影响规律。结果表明，齿轮转速和转向对齿轮箱内部压力场影响较大，所有监测点处的压差均值或压力均值的绝对值与齿轮转速成正相关且非线性变化；齿轮转向会改变齿轮啮合区上侧和下侧两点的压差，其压差在齿轮正转时更大，齿轮转向对其他监测点的压力影响也较大；从动齿轮浸油深度和润滑油温度（动力黏度）对齿轮箱内部压力场影响较小。研究结果可为机车的运营维护和润滑油的合理配置提供理论依据。     

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...     

高速动车组驱动齿轮箱运行工况下润滑流场分析

基于齿轮箱内不可压缩的气液两相流的流场润滑,利用VOF(Volume of Fluid Model)追踪自由液面的方法,采用PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法,应用动网格技术求解齿轮箱内部流场,研究分析行车速度、齿轮正反转及注油量3种因素对齿轮箱内部油液瞬时分布、齿轮箱内部压力分布和各轴承进油孔质量流量的影响。计算结果表明:行车速度增加时齿轮箱内部润滑更及时有效,且内部压力均增大,各轴承进油孔质量流量增多;注油量增加时更有利于齿轮箱内部油液扩散,各轴承进油孔质量流量不同程度增多,但对压力分布影响较小;齿轮正反转对油液分布影响较小,齿轮逆时针转动时出现最大正、负压强,行车速度增加时,齿轮负压有明显变化。     

基于MPS方法的二级齿轮箱飞溅润滑特性研究

飞溅润滑时,二级传动齿轮箱内部润滑油流场分布情况十分复杂,传统有限元方法难以对其进行可视化仿真分析,在模型处理、算法选用、网格划分和计算工作量等方面存在诸多问题。基于充分的调研与大量的前期计算分析,利用移动粒子半隐式（MPS）法对轨道车辆用二级传动齿轮箱的飞溅润滑特性进行研究。分析了不同输入轴转速、初始润滑油油量和环境温度下齿轮箱内部润滑油的流场特性,实现了齿轮箱飞溅润滑的可视化计算;分析了不同工况下齿轮啮合点的油液粒子数时域变化情况,发现啮合处粒子数与转速关系不大,与初始油量成正相关,40 ℃时啮合处滑油粒子数最多,润滑效果最好;分析了各工况的齿轮箱搅油功率损失情况,发现搅油功率损失与输入轴转速和初始滑油油量成正相关,与环境温度的提高成负相关,且均为非线性变化。     

某发动机复杂油路流场分析及优化设计

以某航空发动机附件齿轮箱“连通折弯式”的复杂油路为研究对象，对油路内部的三维流场进行仿真分析并建立压力-流量模型。基于流场的计算结果，分析齿轮箱进口润滑油流量不足的原因并提出优化方案。结果表明：该发动机因喷嘴结构设计不当，导致齿轮箱油路中局部流通面积较小，局部阻力损失较大，使得油路进口处的润滑油流量偏小。通过对喷嘴结构局部优化，提高了油路中局部流通面积，有效增加了进口的润滑油流量，满足了设计要求。优化后的齿轮箱油路中，压力损失最大的区域在每个喷嘴的喷孔段，但各个管流段压力变化不大，整个油路的压力分布更加合理。建立齿轮箱工作压力范围内的压力-流量的数学模型，为不同进口压力下的润滑油体积流量选择提供了数据支撑     

人字齿轮系统振动传递分析优化与试验验证

为了有效分析人字齿轮传动系统振动传递特性、合理预估箱体结构振动噪声,建立考虑箱体内润滑油流固耦合的齿轮箱有限元模型,将文献[5]计算分配到各支撑轴承的时变动态载荷施加到箱体各轴承孔中心耦合参考点,由ANSYS软件的瞬态动力学分析模块对齿轮箱进行动态响应分析,对得到的齿轮箱考察结点结构振动加速度进行预估。选取改进的自适应遗传算法对人字齿轮小轮齿面进行多动力学目标的齿面三维优化设计,优化结果表明在给定优化载荷工况下,轮齿端面啮合线方向相对振动加速度及齿轮箱体机脚参考点结构振动加速度均得到明显下降。搭建人字齿轮传动系统封闭功率流试验台,利用海德汉圆光栅编码器高精度特性对人字齿轮端面啮合线向相对振动进行测量,加速度计测量箱体轴承座、箱体机脚位置振动加速度,以此验证人字齿轮动力系统振动传递理论及齿面三维修形减振效果。     

高速列车齿轮箱润滑性能优化与热平衡温度分析

高速列车齿轮箱频发的润滑事故,理论计算了齿轮箱润滑所需润滑油量,采用流场仿真软件Fluent计算了不同浸油深度在不同转速下的有效润滑油量;优化了齿轮箱内部流道的结构,提高了有效润滑油量,并确定影响齿轮箱有效润滑油量的因素。理论计算了不同浸油深度下,搅油损失随着速度的变化情况,不同浸油深度下齿轮箱热平衡温度随着转速的变化情况。分析表明,齿轮箱流道液阻会使有效润滑油量降低,减小液阻能够提高齿轮箱的有效润滑油量;齿轮箱的有效润滑油量与搅油损失都会随着浸油深度增大而显著增大,随着转速的增大而增大;齿轮箱热平衡温度随着浸油深度增加而升高,随转速增大而升高。     

基于动网格的齿轮喷油润滑流场仿真分析

为研究喷油润滑时齿轮箱内气-液两相流的分布情况,基于齿面移动法建立了齿轮箱喷油润滑系统的流体动力学分析模型,在FLUENT中采用VOF模型及动网格技术进行流场动态仿真,得出了不同时刻齿轮箱内各个位置油液的体积分数以及油压、流速的变化规律,分析了不同喷油流量对齿轮润滑效果的影响。计算结果表明,增大喷油流量有助于润滑油穿过齿轮边缘高速气流落在齿面上,增大啮合区齿面油液的体积分数,提高齿轮的润滑效果。     

基于动网格的齿轮箱内部流场数值模拟

基于不可压缩流体控制方程和RNGk-ε湍流模型,建立齿轮箱油浴润滑的三维流体模型。借助流体计算软件Fluent,应用动网格及UDF技术对齿轮箱油浴润滑的内部流场进行动态数值模拟,研究齿轮箱内瞬时油液分布以及油压、流速变化规律。计算表明：运用动网格技术能较好的模拟齿轮箱内部两相流场中油液分布及压力和速度的动态变化。     

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。     

基于热-流-固耦合的齿轮齿廓修形研究

为研究齿廓修形对齿轮箱系统内部流场、温度场与应力场的影响,应用Pro/E对修形前后的齿轮箱系统进行精确建模;利用重叠网格法对齿轮箱系统进行流场计算,将稳定后的结果传递给齿轮固体边界进行温度场与应力场的求解,即对齿轮箱油浴润滑进行热-流-固耦合数值模拟计算;对比分析了不同修形工况下齿轮副端部润滑体积分数、箱体内部压强方差、齿轮固体本体温度与应力分布情况。研究结果表明,当选取b=1,即直线修形时,对齿轮温度场及应力场改善不大,修形效果不明显;选取b=2时,修形效果次之;选取b=1. 22时,修形效果最优,但无论采用何种修形曲线,均能明显改善齿轮齿根应力集中现象。     

高速机车齿轮箱内部润滑油流场特性数值模拟

以某型机车齿轮箱为背景,基于CFD软件Fluent,应用动网格及Profile技术对齿轮箱油浴润滑的内部流场进行了动态数值模拟。建立了齿轮箱的二维VOF多相流模型,计算了齿轮箱在3种转速(启动低速、常规中速、最高转速)下的流场动态特性,获得了在不同速度运行工况下齿轮箱内部流场的相态、压力、速度分布图,为齿轮箱的设计与维护提供了相应的理论依据。     

基于动网格的齿轮箱内部流场数值模拟

基于不可压缩流体控制方程和RNG(Renormalization-group)k-ε湍流模型,对油浴润滑的齿轮箱内部流场进行动态数值模拟。利用VOF(Volume of Fluid Model)法追踪自由液面,采用PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解齿轮箱内部流场。基于动网格技术实现实时模拟齿轮箱内部流场的压力和气液两相流分布的变化规律。模拟结果表明:(1)通过流体数值模拟可以得到不同旋转方向下齿轮箱内部流场中的两相流分布及压力和速度动态变化,分析中出现的涡流现象对气液两相的分布有较大影响,且不同旋转方向工况下涡流分布也不同。(2)不同转速工况下齿轮箱内部两相流分布变化不明显,但压力值出现较大变化。     

基于Fluent高速列车齿轮箱泄漏量的数值分析

齿轮箱的性能直接影响着列车行驶的安全性,高速列车齿轮箱的设计对提高行驶安全性有着重要意义。列车在高速运行时,齿轮箱内部油压会产生较大波动,易造成润滑油泄漏,威胁列车运行的安全,需要研究密封系统以提高列车运行的稳定性。以某型高速列车齿轮箱密封系统作为研究对象,分别建立输出端与输入端的计算模型,模拟分析内部的压力场和速度场,对其在高速运行状态下密封系统的数值特性进行分析研究。并对空腔长度、齿宽、齿高参数进行数值分析,研究其对高速列车齿轮箱泄漏量的影响。     

复杂齿轮箱喷射润滑及喷嘴位置寻优仿真研究

针对复杂齿轮箱喷射润滑的数值模拟与润滑效果改善进行了研究。首先搭建了单级齿轮高速传动喷射润滑实验台、进行了相关实验,实验结果验证了齿轮传动喷射润滑数值模拟建模方法的正确性。然后建立了复杂齿轮箱喷射润滑数值模型、进行了仿真分析,结果显示:喷射距离过长、端面角度和喷嘴布置在啮出侧均不利于润滑。基于单相流计算方法对喷嘴的喷射角度进行了寻优,结果表明:在两啮合齿轮中心平面内,存在一条空气运动最薄弱的迹线;当喷嘴轴线在该迹线方向上时,齿轮润滑效果最好。     

行星齿轮泵泄漏的流场仿真

三型行星齿轮泵有6个高压出油口和6个低压进油口,这些油口相对于中心齿轮、行星齿轮和内齿轮呈对称分布,从而消除普通齿轮泵径向液压力不平衡问题。由于行星齿轮泵得内部泄漏比较严重,为了准确地掌握行星齿轮泵内部的流场变化,采用计算流体动力学软件CosmosFlow对行星齿轮泵的模型进行内部流场仿真,分析径向间隙大小、端面间隙大小对流量泄漏的影响。结果表明,由于泵的进出口油的压差非常小,其内部端面和径向泄漏量均不大。     

汽车分动器内部流场的数值模拟

以企业的某款汽车分动器壳内流体场为基体,对其建立三维模型,在流体动力学的理论基础上,采用CFD方法分析其内部流场状态及流场特性,得出不同时刻分动器内部齿轮润滑油流体的速度场和压力场,最终的数值模拟及分析计算结果为分动器的设计提供参考依据,对于缩短设计周期、降低设计风险、改善及提高分动器性能都有着实际意义。     

HXD3、HXD3C型电力机车从动齿轮与密封环接磨原因分析及控制措施

HXD3、HXD3C型电力机车在C6修检修时,对其轮轴驱动装置解体后发现部分从动齿轮毂孔外侧端面及其周围辐板面处存在不同程度的接磨发亮痕迹,个别触摸可明显感觉磨损痕迹,判定其存在异常接磨,存在质量安全隐患.通过对整个轮轴驱动装置齿轮箱装配组装过程的系统分析,找出问题产生的根本原因,制定相应的控制措施,保证齿轮箱装配组装...