基于Flowmaster的发动机滑油供油系统流量压力换热特性建模与仿真

为了分析滑油从滑油泵组流经燃滑油散热器、喷嘴至轴承腔内的流动换热特性,基于Flowmaster流体系统仿真平台,以发动机滑油供油系统为研究对象,通过各支点喷嘴模型建立及仿真计算,验证喷嘴设计符合性。根据燃滑油散热器结构特点,计算流阻和换热特性,建立仿真计算模型,验证散热器流阻特性及换热性能;建立滑油供油系统模型,仿真计算轴承腔、附件机匣、转接齿轮箱等处供油流量、供油压力及供油温度,分析评估系统流量压力换热特性,支撑滑油系统正向设计。     

附件机匣稳态热分析方法研究

采用传热学和机械学理论建立了附件机匣内部的传热过程模型,阐述了机匣壳体散热量、机匣出油口润滑油温度和机匣稳态温度场计算的理论方法.应用迭代算法解决了计算过程中3者互为计算条件的问题.对机匣的有限元模型进行了合理的抽象和简化,将摩擦热源处理成热流输入边界条件,并利用实验准则关联式获取了机匣壳体与润滑油及二股气流接触面、传动部件与润滑油及油雾接触面的对流换热系数,借助有限元软件ANsYS得到了机匣稳态温度场分布.实例计算表明:机匣出油口润滑油温度计算值与实测值对比误差小于1%,机匣壳体及其内部传动部件的温度场分布与理论分析一致,该方法可以为机匣设计提供参考.     

基于试飞数据的航空发动机滑油系统模型建立及应用

基于大量试飞数据,采用人工神经网络方法,建立某发动机滑油系统全工作过程的模型,包括供油压力、滑油压差、供油温度、中轴承腔回油温度、后轴承腔回油温度、滑油总回油温度等参数的模型。模型计算结果与试飞结果吻合良好,表明了该建模方法的可行性和有效性。将模型计算结果应用于发动机滑油系统的试飞状态监控,实现滑油参数实时趋势监控;将建模方法应用于润滑油参数的最大影响因素的确定,建立一种滑油系统的最大影响参数的确定方法。     

基于CFD的直升机中间减速器机匣内外热平衡特性

以中间减速器为研究对象,建立了其热-流耦合计算模型,运用Fluent仿真技术,设定了机匣外流场的边界条件,对中间减速器机匣内外热平衡特性进行了分析。简化了机匣内热源施加方法,分析了不同气流速度下机匣壁面的压力、对流换热系数及温度分布的影响规律。结果表明,不同气流速度下,机匣迎风面均出现压力最大值,机匣两端面与背风面处于负压状态,与外部空气流场的进出口位置有关;机匣迎风面温度较机匣背风面的低;随着气流速度的增加,机匣散热性能增强,但壁面压力也在增高。因此,选定气流速度应从机匣散热和强度两方面综合考虑。     

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。     

航空发动机滚动轴承内油气两相流动与温度场的数值模拟

基于VOF方法和滑移网格技术,研究喷射润滑下主轴承内部压力、温度场及油气体积比随转子转速及滑油流量的变化规律。给出滑油在轴承内的相界面分布,描述轴承内油膜分布及运动。结果表明:轴承内压力和油气两相在轴承内分布不均匀;油液体积分数随转速的升高而降低,随供油量的增加而增加,呈非线性关系;轴承内最高工作温度随主轴转速的增加而增加;轴承润滑效果与供油量有直接的关系,不同的转速下对应不同的最佳供油量。     

滑油监控技术在航空发动机上的应用

本文通过对滑油监控技术进行介绍,分析了滑油系统受污染原因及引起的危害性,将其综合应用于某型航空发动机故障诊断分析中,解决了附件机匣传动齿轮轴承保持架断裂脱落引起的滑油系统异常警报问题,消除故障隐患,有效保障飞行安全,具有重大的社会和经济效益。     

球磨机滑履轴承油温升高的处理

根据球磨机滑履轴承的结构,从滑动轴承动压润滑的润滑机制,分析了球磨机正常工作时,滑履轴承油温居高不下的原因。根据分析结果,找到油温升高的主要原因是由于带油不畅和供油量不足引起,提出刮瓦和改造低压供油装置的措施。改造后效果良好,解决了球磨机滑履轴承油温升高的问题。     

航空发动机附件机匣热分析研究

综合热网络法和有限元软件Ansys的优势,建立一种航空发动机附件机匣热分析计算方法.用Foman语言开发基于热网络法的附件机匣内部元件热分析模块,用APDL语言开发基于有限元软件Ansys的壳体热分析模块,2个模块之间存在数据交换和迭代联算.通过对某航空发动机附件机匣进行热分析计算,获得附件机匣的温度场分布、生热量以及润滑油出口温度,说明了该计算方法应用于附件机匣热分析计算的可行性.     

某型发动机外置机匣振动偏大原因分析与措施

对振动分析仪采集的试车数据进行研究分析,确定机匣振动值较大时频率与从动锥齿轮组件的固有频率接近,对装配工艺过程及故障机匣的齿轮零件参数测量数据进行分析,确定齿轮的加工质量、锥齿轮的动态啮合印痕及从动锥齿轮组件的整体动平衡是影响附件机匣试车振动值超标的主要因素。从提高零件加工质量、部件动平衡工艺及调整锥齿轮动态啮合印痕3个方面降低附件机匣的振动。     

浮环轴承贫油润滑温度预测模型研究

综合考虑供油量和润滑油温黏效应对浮环轴承润滑特性的影响,同时结合稳态下贫油润滑的油膜力模型,建立浮环轴承贫油润滑温度预测模型。以入口润滑油流量为可变参数,利用数值计算方法分析供油量对轴承内外油膜温度的影响,并在浮环轴承试验台上对出油口油温度进行测量。仿真结果与试验结果具有较好的一致性,验证了浮环轴承贫油润滑温度预测模型的准确性。研究结果表明:浮环轴承油膜温度随转速的增大而升高,随供油量的增大而下降;内油膜温升明显高于外油膜温升,浮环温度亦随供油量的减小而升高,浮环温度基本介于内外油膜温度之间。     

齿轮试验台多路变压力分油装置压力和流量仿真分析

根据齿轮驱动风扇构型的航空发动机试验时风扇驱动齿轮箱试验件各滑油喷嘴精确供油要求,在液压加载式功率流封闭齿轮试验台供油路上加装了一个可以多路变压力分油的分油装置,分油装置内腔设计多条油路支路,在支路上安装有节流元件,通过调节节流内孔孔径和长度控制节流元件压降,向试验齿轮箱各滑油喷嘴提供多路不同压力的滑油,使得试验齿轮箱滑油喷嘴流量和流速精确达到试验要求。采用Flowmaster软件对试验台滑油供油系统进行了一维稳态仿真分析,分析了节流元件内孔长度和孔径对试验齿轮箱滑油喷嘴流量和流速的影响作用。结果表明:节流内孔孔径对节流元件压降的影响远大于节流内孔长度对节流元件压降的影响,特别是当节流内孔孔径在1 mm至3 mm之间时,节流元件对滑油供油流路压力具有明显的调节作用。     

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。     

湿式换档离合器摩擦片摩擦磨损特性试验研究

介绍了综合传动湿式换档离合器工作原理,基于离合器摩擦片的结构与材料成分特征,分析了转速、裁荷和温度对摩擦片摩擦特性的影响;通过搭建的离合器摩擦片摩擦磨损试验台,验证了摩擦片摩擦因数随滑磨转速增大而减小,随结合油压升高而降低的规律;通过温度测试发现了结合过程中摩擦片中部温度较高,内外边缘处温度较低,多次结合试验后内齿摩擦片中部靠外部分磨损比较严重.     

内置式静压电主轴热性能正交试验研究

电主轴技术在机床领域获得了广泛应用,其热性能有利于提升机床的性能.基于正交法,分别以温度和热变形为指标对内置式静压电主轴可控的主轴转速、电机水冷温度、供油压力和油箱油冷温度四个运行参数进行了单指标正交试验,在主轴转速4000 r/min～5000 r/min下油箱油冷温度是影响最大的因素;分析确定电机冷却温度、供油压力、油箱油冷温度三个较佳的运行参数后,进行了主轴转速7200 r/min的运行试验,此时电主轴最高温度不超过60℃,热平衡时间为25 min;相关技术研究成果可应用于机床整机的热性能分析.     

高速啮合齿轮本体温度的相关影响因素分析

为分析啮合过程中高速齿轮各相关因素对其本体温度的影响,以标准渐开线高速齿轮为研究对象,基于有限元温度场分析,采用控制变量法,系统量化分析了相关因素对轮齿温度的影响规律及原因。结果表明,轮齿齿面各处本体温度随转速或转矩的增加而升高,且增幅程度逐渐降低;齿宽增加,各点本体升高;轮齿本体温度随模数增加而先减后增;大转矩或高转速下,转速、转矩、齿宽、模数对轮齿温度的影响加剧;轮齿齿面最大本体温度随齿轮箱空气和润滑油温度增减而小幅增减,且不受转速和转矩影响;齿轮端面和啮合面的传热系数对轮齿齿面本体温度影响程度较小,二者增加,齿轮齿面本体温度降低,反之升高。研究为降低齿轮高温失效风险提供参考。     

新型动静压差速转台无负压条件下油膜温升特性

新型动静压转台运转过程中,静压腔外槽区可能出现负压使得动压油楔供油不足,影响油膜温升特性分析的准确性。为准确研究转台油膜的温升特性,通过FLUENT计算不同供油压力条件下,不同油膜厚度在静压腔外槽区不产生负压时对应的最大转速,并利用MATLAB拟合出相应的最大转速-膜厚曲线,得出随着油膜厚度和供油压力的增大,油膜在静压腔外槽区不产生负压时所能达到的最大转速均逐渐增大的结论。在保证对动压螺旋油楔供油条件下,研究转速、供油压力和油膜厚度对油膜温升特性的影响。结果表明:转速对油膜温升的影响较明显,随着转速的升高油膜温度逐渐升高;随着油膜厚度和供油压力的增大,油膜温度逐渐减小,而且油膜厚度和供油压力越大,低转速时油膜温升越不明显。     

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.     

基于Elrod算法的线接触乏油热弹流润滑分析

为研究中低速、中等载荷工况下不同供油条件对接触区润滑特性的影响,假设润滑剂分别为Newton流体和Ree-Eyring流体,建立考虑供油条件的线接触热弹流润滑模型。采用Elrod算法,将入口供油量作为输入参数,求解接触区油膜压力、膜厚和油膜温度的完全数值解。结果表明:随着入口供油量的降低,接触区入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动;相同供油条件下,随着速度和载荷的增大,入口气液界面位置逐渐向Hertz接触区移动,乏油程度增加;随着供油量的增加,中心膜厚和最小膜厚也相应增加,且中心膜厚更易受供油量的影响;在乏油润滑条件下,Newton流体计算得到的油膜温度明显高于Ree-Eyring流体;随供油量的增加,Ree-Eyring流体的油膜最高温度增加,而Newton流体的油膜最高温度有先降低后增加的趋势;对于给定的工况,当入口等效供油膜厚接近该种工况下接触区处于充分供油状态下的最小膜厚时,接触区内的最高温升是相对最小的。     

轴向柱塞泵滑靴静压支承的设计探讨

本文介绍的轴向柱塞泵滑靴静压支承,是用柱塞中心的阻尼管构成供油节流器的静压支承。文中分析了滑靴、阻尼管和静压支承的性能以及影响油膜厚度的因素,给出了滑靴性能随半径比α变化的关系曲线及支承性能随特性值β变化的关系曲线,并针对ZB-75泵的有关参数举例说明如何利用这些关系曲线进行滑靴静压支承的设计计算。