动车组齿轮箱润滑流场及压力场计算分析

齿轮箱内部的润滑油运动轨迹对机械旋转部件的功率传递和冷却性能有着重大影响。基于自主研制的高速齿轮箱,对润滑油流场和压力场进行仿真分析,利用RNG k-ε端流模型理论对连续方程、流量方程、湍动能方程和湍动能耗散率方程进行解算。对齿轮箱模型进行适当简化,采用动网格理论和PRESTO离散方法开展仿真分析,并对不同工况的计算结果进行对比分析。通过分析获得轴承进油孔质量流量分布特征,以及轴承润滑流道中润滑油的实际油量,为后续轴承润滑最佳注油量的定量分析,以及齿轮箱结构设计和系统改进提供理论参考。     

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。     

高铁驱动齿轮箱稳态温度场分析建模与仿真

为提高高铁齿轮箱温度场仿真计算精度和为齿轮箱润滑油流道结构改进效果评价提供支撑,结合高铁驱动齿轮箱的传动原理、结构特点及润滑方式,分析其热源及散热途径,提出基于流场仿真分析及监测数据来精确计算对流换热系数,以及依托试验数据对发热功率计算公式中有关系数进行优选的方法;利用正交仿真试验法研究分析风速、行车速度、环境温度和注油量等运行工况参数对齿轮箱稳态温度场分布的影响规律。结果表明:运行工况参数对高铁驱动齿轮箱的稳态温度分布影响程度从大到小的顺序依次为行车速度、环境温度、注油量和风速;轴承温度随行车速度、环境温度增加而升高,随风速增大而降低;随着注油量的增加,轴承温度呈先降低后升高的趋势。该方法仿真计算的轴承温度误差小于5%,可以满足工程分析计算要求。     

C615普通车床床头箱润滑的改进

C615普通车床床头箱主轴前轴承的润滑,原设计主要靠一根厚1mm宽25mm铝条(如图1),左端用一个M6螺钉固定在箱盖内顶面,离顶面约35mm,右端指向前轴承进油孔上部,利用主轴箱各齿轮运转时飞溅起来的一部分油液,经铝条送至进油孔润滑前轴承。由于     

基于SPH法的星形人字齿轮箱油气两相流动和参数影响分析

采用喷油方式进行润滑的星形人字齿轮箱内的流场分布非常复杂，针对其流动仿真分析存在很多困难。基于光滑粒子流体动力学（SPH）方法，建立了喷油润滑的星形人字齿轮箱内流场粒子仿真模型，获得了齿轮箱内不同截面位置处的油气两相分布特性，对比分析了不同齿轮转速和喷油速度条件下的流场油液分布和速度分布。结果表明，油液在齿轮轴方向上不同截面位置处滑油流场分布有明显不同，齿轮箱中间截面位置处分布的油液量最多，且在太阳轮、行星轮与喷油口之间的区域出现了局部涡流现象；齿轮转速和喷油速度对齿轮箱内的油液分布均有较大影响。     

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。     

进油孔方案对齿轮传动涡扇发动机滑动轴承润滑特性的影响

齿轮传动涡扇(Geared Turbofan,简称GTF)发动机星型齿轮传动系统的滑动轴承是整个驱动系统的关键部件,为提高其润滑性能,利用ANSYS Fluent软件,建立3种进油孔方案的GTF滑动轴承润滑性能计算模型,3种方案包括两孔(两个进油孔)、同直径三孔(三个进油孔,孔径与两孔方案的孔径相同)和同面积三孔(三个进油孔,三孔总面积与两孔方案的两孔总面积相同),研究不同进油孔方案对GTF滑动轴承油膜承载力、摩擦功耗、流量、油膜压力分布和油膜温度分布等性能的影响规律。结果表明:轴承油膜压力中存在明显的负压现象; 3种进油孔方案相比,同面积三孔方案的最大油膜压力最大,同直径三孔方案的流量最大,两孔方案的承载力最大、流量最小;最大油膜温度出现在轴承右下角靠近进油槽处,同面积三孔方案的油膜最高温度和最大温升均最小。综合考虑油膜承载能力和润滑油流量,两孔方案的轴承是滑动轴承的较佳选择。     

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...     

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。     

航空发动机中介轴承润滑系统的流场分析

针对航空发动机中某号中介轴承存在的润滑问题，采用计算流体动力学(CFD)有限元技术进行润滑系统的流场分析，结果表明：导流板孔数增加增大了导流板孔、回油槽及回油孔处的润滑油流量，而回油槽、回油孔数和直径的增加只增加各自所在处的润滑油流量。另外，高转速产生的离心力对润滑油流量的影响大于喷嘴进油量的影响。     

液控单向阀的气穴旋涡现象和流量分析

应用Fluent软件对液控单向阀内部的流道进行三维模拟仿真,得到其在卸载时的压力分布、速度分布矢量图和带有速度分布矢量的压力分布图,分析了空化旋涡产生和影响,并对液控单向阀的阀芯周围的通油孔的数量进行了优化改进,发现通油孔数目的增加可以使旋涡区域的压强增加,减小了产生空化的可能,并随着通油孔数目的增加减小了阀芯节流口处的最大流速,并且使出口处的流量增加,为液控单向阀的设计提供了理论依据。     

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。     

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。     

基于FLUENT的多回路泵流场数值模拟

多回路泵的流量不受负载影响,能够提供给各润滑点等量的油液。它的体积相对较小,并能够达到多个泵的使用性能。为准确掌握多回路泵内部流场变化,运用FLUENT软件中的动网格技术对多回路泵进行流场动态数值模拟,分析多回路泵在齿轮旋转情况下的内部流场变化,从而为多回路泵的逆向设计和结构优化奠定基础。     

滑动轴承动压特性的影响因素研究

以某发动机惰齿轮轴承为研究对象,采用一维动力学方法进行多工况计算,针对油孔布置、载荷方向、载荷大小、轴承转速4种因素,分析滑动轴承润滑油流量、最小油膜厚度、偏位角、最大油膜压力4个动压特性参数的变化规律。结果表明：油孔布置和载荷方向主要对润滑油流量有明显影响,而对其他3个动压特性参数影响较小;油孔数量越多,油孔在圆周方向上越靠近油膜厚度最大处,则润滑油流量越大;油孔分布越均匀,因载荷方向改变引起的流量波动越小;载荷大小和轴承转速对4个动压特性参数都有明显影响;随载荷增加,最大油膜压力大致呈线性增加,而其他3种动压特性的变化速率降低;随转速增大,最大油膜压力减小的速率逐渐降低,而其他3种动压特性大致呈线性增加。     

船舶艉管轴承润滑流场数值分析

针对水润滑船舶艉管轴承建立了三维几何模型,对轴承内部流场进行了数值分析。分析了水润滑船舶艉管轴承内部流场的压力分布、温度分布、速度分布、湍流能量分布。计算结果表明,轴承内部周向凹槽可以减缓轴承轴向压力降低,轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,使压力场均匀化,沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失。在研究的10种轴承中,组合槽轴承没有出现负压区,空穴效应小,内部湍流能量下降最快,对船舶轴系的激振力最小,可以提高船舶轴系运行稳定性。     

水润滑船舶艉管轴承内部流场数值分析

针对水润滑船舶艉管轴承建立了三维几何模型,对轴承内部流场进行了数值分析.分析了水润滑船舶艉管轴承内部流场的压力分布、温度分布、速度分布、湍流能量分布.计算结果表明,轴承内部周向凹槽可以减缓轴承轴向压力降低,轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,使压力场均匀化;沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失;在1周向槽、4周向槽和组合槽3种轴承中,组合槽轴承内部湍流能量下降最快,对船舶轴系的激振力最小,可以提高船舶轴系运行稳定性.     

轴向槽船舶艉管轴承内部流场数值仿真

针对水润滑船舶艉管轴承建立了三维几何模型,对轴承内部流场进行了数值分析,分析了水润滑船舶艉管轴承内部流场的压力分布、温度分布、速度分布、湍流能量分布。计算结果表明,20槽轴承和4圆柱槽轴承内部没有出现空穴区,可以降低由空穴效应带来的振动和噪声。轴向凹槽可以增强轴承内部冷却效果,沟槽面可以使层流边界层区域增大,使转捩为湍流的雷诺数增大,降低轴承压力损失。根据不同的船舶运行要求选择不同形式的艉管轴承,可以提高船舶轴系运行稳定性。     

基于STAR-CCM+的高速角接触球轴承喷油润滑研究

喷油润滑系统广泛应用于高速滚动轴承,喷油润滑条件下轴承温升特性是影响轴承动态工作稳定性的重要因素。基于两相流理论,以71904C角接触球轴承为研究对象,建立全轴承模型,采用旋转坐标系描述各组件运动,分析滚动轴承在不同参数下喷油润滑的两相流与传热效率的影响规律。结果表明：随着轴承转速增加,轴承搅拌力矩也相应增加,导致轴承内部温度升高;润滑油运动黏度增加,轴承内部流场搅拌力矩增加,导致轴承温度升高;轴承喷油速度增加,内部流场温度呈现先增加后降低趋势,因此存在一个最佳喷油速度使得轴承温升最低。