汽车齿轮两相流动特性数值模拟与实验验证

针对汽车齿轮搅油两相流特性,基于PLIC-VOF算法,利用Matlab软件对三维齿轮搅油过程进行数值计算,探讨不同转速、浸油深度、油液黏度下齿轮搅油功率损失的影响规律;同时,利用Fluent软件对三维齿轮搅油数值模拟,进行了功率损失台架实验及流动结构可视化实验。研究结果表明,PLIC-VOF算法适用于计算齿轮搅油损失问题,随着齿轮转速的增加,三维流场分布紊乱程度增大。齿轮搅油功率损失随着转速、浸油深度、油液黏度的增加而增加,其中,转速影响最为显著。     

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。     

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。     

浸油润滑状态下直齿轮啮合周期内的流场分析

为研究齿轮搅油损失机理问题,以及进一步提高齿轮传动效率,对齿轮搅油损失影响因素进行了研究。针对浸油润滑状态下的齿轮传动工况,建立了齿轮箱内流域有限元模型。应用该模型分析了不同转速和转向下齿轮外圆面、啮合区油液的飞溅变化,以及啮合点处的压力变化规律,并计算出齿轮阻力矩及搅油功耗损失值。研究结果表明,在中低速传动工况下,相对于齿轮转速的变化,转向的变化对啮合区域泵油量、外圆面甩油量、啮合点压力以及齿轮搅油损失的影响更大。该结论为后期齿轮传动节能研究提供了一定的理论依据。     

采用高黏度润滑油的复杂管路齿轮箱润滑系统设计

针对采用强制喷油润滑的齿轮箱的润滑系统管路复杂、润滑点多、润滑油黏度高的特点,利用Dudley等提出的方法计算该齿轮箱功率损失,提出流量计算与分配原则;综合考虑温度、润滑油黏度、沿程流阻、局部流阻等因素,对系统特性进行仿真分析;对设计的润滑系统进行试验测试和优化,验证设计的润滑系统的有效性。研究表明,利用合适的方法精确计算齿轮箱各润滑点的功率损失,并进行系统总供油量的合理计算与分配,对齿轮箱润滑系统设计和保证齿轮箱可靠运行至关重要;采用高黏度润滑油的复杂管路齿轮箱润滑系统设计,不能忽略管路流阻损失的影响;温度变化对采用高黏度润滑油的复杂管路润滑系统的影响较大,设计时应加以关注。     

航空螺旋锥齿轮断油润滑状态研究

对航空螺旋锥齿轮断油工况进行分析,根据断油工况计算润滑油的初始啮合温度并建立螺旋锥齿轮断油润滑分析数学模型;通过编程得到断油情况下不同载荷、不同速度的接触区油膜厚度、压力和温度分布情况;分析油箱油量、断油时间、齿轮转速3个主要因素对断油润滑状态特别是中心油膜温度的影响。结果表明:航空螺旋锥齿轮在断油情况下,啮合产生的热量使油箱润滑油温度提高,在数值计算时需要对初始温度进行修正;随着油箱内润滑油量的增加,接触区润滑油温度降低;随着断油时间和齿轮转速的增加,润滑油温度逐渐升高,但升高速度逐渐减慢;齿轮转速和断油时间对接触区温度的影响大于润滑油量的影响。     

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。     

锚绞机齿轮箱齿轮泵吸及困油效应损失功率分析

一对齿轮在高油位高速转动时会出现泵吸效应和齿间困油现象,这种现象会损失一定功率。为确定这种功率损失的大小,通过理论计算得出齿轮啮合损失功率和齿轮搅油因油阻损失功率,结合锚绞机三级齿轮箱试验得到齿轮总消耗功率,用差值可近似得到泵吸和困油效应损失的功率,分析了不同工况下功率损失的变化情况。结论表明,泵吸及困油效应损失功率随转速和油位的增大而增大。     

轨道交通齿轮箱热平衡分析技术研究

轨道交通齿轮箱作为列车动力系统的关键部件,对列车的运行起到至关重要的作用.其中轨道交通齿轮箱的热平衡分析对保证齿轮箱的正常运行具有重要意义.以地铁齿轮传动系统为研究对象,应用热网络法建立关键部件的热平衡方程组,给出传动系统功率损失、热阻及对流换热系数的计算模型,并求解热平衡方程组的各节点温度.研究表明,该轨道交通齿轮箱的效率随着转速的升高而降低,转速升高,各节点的温度升高,齿轮啮合点处温度最高.