[發(fā)明專利]一種飛濺潤滑錐齒輪溫度的數值計算方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112100938B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設計）人: 陸鳳霞;王孟;孔維地;張超;鮑和云;靳廣虎;朱如鵬
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 杜陽陽

本發(fā)明公開了一種飛濺潤滑錐齒輪溫度的數值計算方法及系統(tǒng)。該方法包括：首先通過布爾運算得到錐齒輪傳動系統(tǒng)流固耦合數值計算模型；其次對錐齒輪傳動系統(tǒng)流固耦合數值計算模型劃分網格；然后計算錐齒輪嚙合過程產生的熱量，并進行熱量分配，確定熱量的加載邊界、運動邊界和潤滑油含量，最終采用計算流體動力學仿真方法獲得在齒輪箱體達到熱平衡時主動錐齒輪溫度值和從動錐齒輪溫度值。采用本發(fā)明的方法及系統(tǒng)，考慮了流體流動對齒輪溫度的影響，解決了計算流體動力學仿真方法模擬齒輪轉動耗時的問題，能夠縮短溫度計算周期。

技術領域

本發(fā)明涉及錐齒輪溫度計算技術領域，特別是涉及一種飛濺潤滑錐齒輪溫度的數值計算方法及系統(tǒng)。

背景技術

錐齒輪是傳動系統(tǒng)中換向變速的重要組成部分，其過高的溫度將制約傳動系統(tǒng)的整體壽命，尤其在工況多變、緊湊復雜空間及飛濺潤滑方式下，齒輪系統(tǒng)內部的產熱、傳熱機理問題十分復雜。與噴油潤滑方式相比，飛濺潤滑方式在箱體內部形成的復雜油-氣兩相流動規(guī)律更加不明確，齒輪溫度與該兩相流的流動狀態(tài)息息相關。

計算齒輪溫度的方法通常為試驗方法和有限元方法，其中試驗的方法成本過高且破壞性大，在一般的試驗環(huán)境下難以準確模擬實際運行工況，由此，齒輪的溫度測量受到制約；有限元方法為采用經驗公式計算出齒輪與潤滑油之間的對流換熱系數，以此作為邊界條件對齒輪箱進行穩(wěn)態(tài)熱分析或瞬態(tài)熱分析，然而，經驗公式存在較大的計算誤差，尤其針對飛濺潤滑方式下油-氣兩相流與齒輪間的對流換熱系數，采用經驗公式難以得到精確值，并且，有限元方法忽略了流體流動對齒輪溫度的影響，無法反映齒輪的運動狀態(tài)，由此帶來很大的計算誤差。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種飛濺潤滑錐齒輪溫度的數值計算方法及系統(tǒng)，考慮了流體流動對齒輪溫度的影響，并能夠縮短溫度計算周期。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種飛濺潤滑錐齒輪溫度的數值計算方法，包括：

獲取建立好的錐齒輪傳動系統(tǒng)流固耦合數值計算模型；錐齒輪傳動系統(tǒng)包括設置在齒輪箱體內的主動錐齒輪和從動錐齒輪，所述主動錐齒輪和所述從動錐齒輪嚙合；所述錐齒輪傳動系統(tǒng)流固耦合數值計算模型包括固體域和流體域，所述固體域為所述錐齒輪傳動系統(tǒng)的三維模型，所述流體域為根據主動錐齒輪固體和從動錐齒輪固體采用布爾運算建立的模型；

對所述錐齒輪傳動系統(tǒng)流固耦合數值計算模型進行網格劃分，得到網格劃分后的模型；

計算所述主動錐齒輪和所述從動錐齒輪在嚙合過程中產生的熱量，并將所述熱量分別分配給所述主動錐齒輪和所述從動錐齒輪，得到主動錐齒輪的熱量和從動錐齒輪的熱量；

根據所述主動錐齒輪的熱量和所述從動錐齒輪的熱量確定熱量的加載邊界；根據所述主動錐齒輪的轉速和所述從動錐齒輪的轉速確定運動邊界；根據所述齒輪箱體的浸油深度確定潤滑油含量；

根據所述網格劃分后的模型、所述熱量的加載邊界、所述運動邊界和所述潤滑油含量，采用計算流體動力學仿真方法確定在所述齒輪箱體達到熱平衡時主動錐齒輪溫度值和從動錐齒輪溫度值。

可選的，所述錐齒輪傳動系統(tǒng)流固耦合數值計算模型的建立方法，具體包括：

建立錐齒輪傳動系統(tǒng)的三維模型；

對所述錐齒輪傳動系統(tǒng)的三維模型進行簡化處理，得到簡化后的錐齒輪傳動系統(tǒng)的三維模型，并將所述簡化后的錐齒輪傳動系統(tǒng)的三維模型作為固體域；所述簡化處理包括去除齒輪過渡圓角、去除齒輪倒圓角和合并齒輪箱體壁面的細縫結構；

在主動錐齒輪外圍建立等距回轉體，得到第一回轉體；在從動輪外圍建立等距回轉體，得到第二回轉體；