在gydF4y2Ba 摩擦学的发展gydF4y2Ba 1687 - 5923gydF4y2Ba 1687 - 5915gydF4y2Ba Hindawi出版公司gydF4y2Ba 10.1155 / 2016/2957151gydF4y2Ba 2957151gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 一种新的综合方法的预测齿轮的载荷独立的功率损耗:发展Mesh-Handling算法来减少CFD仿真时间gydF4y2Ba ConcligydF4y2Ba F。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 德拉托瑞gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba GorlagydF4y2Ba C。gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 黑山共和国gydF4y2Ba G。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 境外gydF4y2Ba 迈克尔·M。gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 研发部门gydF4y2Ba 邦飞利机电整合研究gydF4y2Ba 通过Fortunato Zeni 8gydF4y2Ba 36068年RoveretogydF4y2Ba 意大利gydF4y2Ba bonfiglioli.comgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 机械工程系gydF4y2Ba 米兰理工大学gydF4y2Ba 通过拉玛莎1gydF4y2Ba 20156年米兰gydF4y2Ba 意大利gydF4y2Ba polimi.itgydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 能源部gydF4y2Ba 米兰理工大学gydF4y2Ba 通过拉玛莎1gydF4y2Ba 20156年米兰gydF4y2Ba 意大利gydF4y2Ba polimi.itgydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 2015年gydF4y2Ba 06gydF4y2Ba 03gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 2016年gydF4y2Ba 版权©2016 F。Concli et al。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

提高齿轮传输的效率,预测模型是必需的。文献中只提供了简化的模型,通常不考虑许多参数对功率损耗的影响。最近一些基于CFD模拟工作。这种方法的缺点是计算所需的时间需求。在这工作不太耗时的数值计算方法基于一些特定的mesh-handling技术被广泛应用。使用这种方法的偏差现象模拟并与实验数据的功率损耗。比较显示数值方法捕获的能力可以通过实验观察到的现象。这种方法的强大的功能方面的预测精度和计算工作效率使它成为一个潜在的工具,一个先进的变速箱的设计,以及一个强大的工具为齿轮箱润滑背后的物理学的进一步理解。gydF4y2Ba

 1。介绍gydF4y2Ba

越来越多的严重的需求在效率方面鼓励变速箱制造商增加功耗的投资减少。一个节能解决方案,除了纯粹的功耗降低,显示更低的操作温度,因此具有更高的可靠性。损失消散在形式的热量通过住房和轴。而交换面积/体积往往受到外部约束,齿轮箱的内部设计是完全负责变速箱制造商。考虑到工业变速箱的功率损耗之间或多或少同样共享轴承、齿轮啮合,与石油的交互,很明显,至少这主要贡献(还有其他相关的贡献,例如,海豹)应该考虑当一个新的变速箱。能够正确模型功率损耗使能力预测也每个操作条件下的操作温度,因此所谓的热极限。在轴承和齿轮啮合损失精确模型已经存在(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba),石油生产/晃动功率损耗进行了基础研究。所有派生模型实验结果准确只要操作条件和几何配置类似于那些在最初的实验中使用。关于这个主题的第一个作品是由Mauz [gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba]。Mauz测试几个几何图形和操作条件。从作者的经历gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba)该模型不能考虑像螺旋角非常重要的参数。在这个领域的其他研究是由其他研究人员如道森(gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba)集中在风阻,Seetharaman Kahraman [gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba集中在翻腾,和其他几个作者(gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba]。作者认为的更深层次的理解物理现象只能通过数字技术来实现。不同的贡献已经显示出这样的CFD方法的美好目的(gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba]。在过去使用商业软件作者接近问题[gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba]。的广泛扩散的主要限制这种方法计算相关的努力,建立一个模型的复杂性与通用软件,和许可证的费用。在这种情况下,作者开始研究一个简化的配置(gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba与开源的代码OpenFOAM []gydF4y2Ba 25gydF4y2Ba]。这种方法允许克服许可成本(GNU许可证),但同时,由于发达算法的特异性,减少设置和计算时间。摘要网格生成和处理算法的仿真,使齿轮啮合。开发的代码进行了测试,结果显示良好的协议与实验数据相比,(gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

 2。功率损耗的分类gydF4y2Ba

根据(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba功率损耗的齿轮可以细分为负载和负载的依赖独立又损失,根据机械组件,负责他们的一代gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba =gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba GgydF4y2Ba +gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba GgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba +gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba BgydF4y2Ba +gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba BgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba +gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba XgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 的分指数gydF4y2Ba GgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba BgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba XgydF4y2Ba 代表齿轮、轴承、密封、和其他通用的组件(如离合器或某个浏览器)。分项指数gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 表明负载独立的损失。本研究的重点是在负载独立传动装置功率损失gydF4y2Ba PgydF4y2Ba lgydF4y2Ba GgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。从旋转的互动结果一般(或移动)机械部件和润滑剂。这个负荷齿轮的独立贡献可以进一步细分为偏差,搅拌、挤压/中饱私囊的效果。偏差和大量外部空气动力学问题的主要交互组件与石油/空气或oil-air混合物。中饱私囊的效果而不是体积变化相关的牙齿在交配地区差距和额外的通量。gydF4y2Ba

 3所示。这项研究的目的gydF4y2Ba

本研究的主要目的是找到一个可靠的方法来计算齿轮的载荷独立的损失。在模型结果的准确性方面也应该是可控的计算时间,以便系统的研究在合理时间,要求特别严格的工业应用。gydF4y2Ba

 4所示。数值模拟gydF4y2Ba 4.1。守恒方程gydF4y2Ba

为一个通用卷可以写五个守恒方程:no-stationary不可压缩流的平均质量守恒方程和平均动量方程(最终能量守恒方程):gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ρgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ρgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 我gydF4y2Ba +gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba jgydF4y2Ba ρgydF4y2Ba ugydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba tgydF4y2Ba pgydF4y2Ba +gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba jgydF4y2Ba μgydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba jgydF4y2Ba +gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ugydF4y2Ba jgydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba jgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba jgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba jgydF4y2Ba 代表了笛卡尔坐标gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba jgydF4y2Ba 速度分量,gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 压力,gydF4y2Ba ρgydF4y2Ba 密度,gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba jgydF4y2Ba 雷诺兹项。gydF4y2Ba

解决这些方程数值可以描述流体行为的宏观性质,如压力,速度,时间和空间衍生品。模拟运行采用瞬态不可压缩压力速度耦合解算器。特别是,OpenFOAM pimpleDyMFoam解算器的实现(疙瘩解算器,一个灵活的实现瞬态解算器,允许操作的庇索(gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba)和瞬态采用简单模式)。在这个工作中,润滑油的温度被认为是在域和先验已知的统一;因此没有考虑能量守恒方程。以类似的方式的密度和粘度值的基础上的温度。gydF4y2Ba

 4.2。边界条件gydF4y2Ba

为了正确地移动装置边界根据运动学规律,研制了一种新的边界条件。基于边界条件的关系gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba ψgydF4y2Ba ngydF4y2Ba =gydF4y2Ba ψgydF4y2Ba ngydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba ·gydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 在这gydF4y2Ba ψgydF4y2Ba ngydF4y2Ba 代表了角位置的齿轮在实际的时间步长,gydF4y2Ba ψgydF4y2Ba ngydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 在前面的时间步,角位置gydF4y2Ba ωgydF4y2Ba 齿轮的转速gydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 时间步长。以这种方式可以移动装置根据运动学边界法。gydF4y2Ba

 4.3。网gydF4y2Ba

OpenFOAM能够处理在移动网格域变形。网格运动的目标是适应外部规定边界变形通过改变网格点的位置(图gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba)。在运动网格几何上必须保持有效。运动gydF4y2Ba ugydF4y2Ba 考虑到计算拉普拉斯平滑方程(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)和pseudo-solid方程(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba)(运动方程的线性化小变形)gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba ∇gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba γgydF4y2Ba ∇gydF4y2Ba ugydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba xgydF4y2Ba ngydF4y2Ba +gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba =gydF4y2Ba xgydF4y2Ba ngydF4y2Ba +gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba ugydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba γgydF4y2Ba 代表了扩散系数,gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 网格的节点的位置,gydF4y2Ba tgydF4y2Ba 实际的时间。gydF4y2Ba

这种方法是有效的只有到变形不会影响太多网格的质量,在这种情况下应该更新。不同于许多商业代码,OpenFOAM不允许当地网再生绕过网质量退化。gydF4y2Ba

为了模拟完整的旋转和啮合的齿轮,一个方法,使用多个数量的网格应用(gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 28gydF4y2Ba]。在这个框架中,每个网格为一个特定的旋转角度和生成有一定角度的有效性。一旦创建一个网格,运动是强加在边界,而网格的内部点移动根据拉普拉斯方程的解决方案,以适应边界运动。通常,当网格变形,其质量偏态而言,非正交性和几何/拓扑的有效性降低。因此,当变形过度必须创建一个新的网格,解决方案从旧网格映射到新的诉诸场插值技术。在这种情况下,从一个网格插值的计算流场到下一个执行的二阶,逆距离加权法。稳当的方法进行了测试,以验证该插值引起的错误是可以忽略不计的整体素质(流体质量)和速度概要文件。gydF4y2Ba

在OpenFOAM两个主要啮合工具可用。blockMesh,第一个是能够创建参数网格与分级和弯曲的边缘;blockMesh但是不适合处理复杂的几何图形。OpenFOAM SnappyHexMesh,另一个实用程序,自动生成三维网格包含hexahedra和split-hexahedra三角形表面几何形状的有限元格式。大约符合表面网格迭代精炼开始网(与blockMesh生成)和变形结果split-hex网表面。表面处理是健壮的协议最终网格质量,但过程也非常耗时和不适合本研究的目的。出于这个原因,一个新的和更有效的方法进行了测试。几何图形生成与莎乐美(gydF4y2Ba 29日gydF4y2Ba]。一个python脚本允许的参数化几何实体通过一个定义分析公式。在第二个步骤中,域是网状。为了减少计算时间的一个特殊的战略实施。域(一盒有两个交配齿轮)是减少飞机位于齿轮。生成的内部的脸(图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba)与Netgen网状gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba]。Netgen遵循自顶向下的策略。它首先计算角点。然后定义边缘网状成段。接下来面临的是离散的前沿面网格生成器。快速德劳内算法生成的元素,但有时不能过去的元素,所以较慢的回溯算法规则库接管。基本上德劳内算法将边缘成段根据当地规定种子元素大小(图gydF4y2Ba 3(一个)gydF4y2Ba)。然后,表面与内部点(图播种gydF4y2Ba 3 (b)gydF4y2Ba)。(三角)这些都是连接在一起。这些过程的结果通常是一个表面(或体积)网格,网格的边界不匹配(图gydF4y2Ba 3 (c)gydF4y2Ba)外和相交的元素(图中删除gydF4y2Ba 3 (d)gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

离散化的内部平面脸:这网格将被挤压在两个方向。gydF4y2Ba

细节的前4网格(对称面);映射的数据之前,gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba th网格变形,其边界将配合的边界gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 网。gydF4y2Ba

德劳内执行的算法步骤。gydF4y2Ba

内部二维网格先后挤压在两个方向上产生一个2.5 d离散化。这个过程大大降低了网格生成:即使计算域是三维的,网格算法仅适用于二维表面和由此产生的网格复制创建元素。gydF4y2Ba

元素属于每个边界可以组合利用解析几何实体。网终于导出并转换为OpenFOAM格式。gydF4y2Ba

这个测试用例整个几何和网格生成大约需要30秒在单一核心12.8 GFLOPS机器。在前面测试的商业代码(gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba),啮合几何(四面体)大约需要6分钟(相同数量的细胞——13.2 GFLOPS机)。算法非常有效,还当地网格再生,由商业代码(gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba)每次迭代重新生成倒闭后细胞,需要更多的时间比实际过程的完整再啮合域。gydF4y2Ba

 5。转矩计算gydF4y2Ba

指定轴周围的总抗扭矩计算加法的交叉产品的压力gydF4y2Ba FgydF4y2Ba PgydF4y2Ba 和粘性力向量gydF4y2Ba FgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 对于每个脸和向量gydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba BgydF4y2Ba ,定义每个面临来自指定的中心轴的距离gydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba =gydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba BgydF4y2Ba FgydF4y2Ba PgydF4y2Ba +gydF4y2Ba rgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba BgydF4y2Ba FgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 压力和粘性力向量计算gydF4y2Ba (7)gydF4y2Ba FgydF4y2Ba PgydF4y2Ba =gydF4y2Ba pgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba FgydF4y2Ba τgydF4y2Ba =gydF4y2Ba μgydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba ugydF4y2Ba ∂gydF4y2Ba xgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 代表的面积gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba 脸的网格。gydF4y2Ba

 6。模型验证gydF4y2Ba

模型验证的基础上提出一些已有实验结果(gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba]。执行的测试是在2012年FZG [gydF4y2Ba 31日gydF4y2Ba]。两个齿轮,他们的属性表中列出gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba,设置为旋转电机的转速和转矩测量的传感器。gydF4y2Ba

齿轮参数。gydF4y2Ba

宽度gydF4y2Ba bgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 毫米gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 40gydF4y2Ba
齿顶圆直径gydF4y2Ba dgydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 毫米gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 102.5gydF4y2Ba
螺旋升角gydF4y2Ba βgydF4y2Ba (gydF4y2Ba °gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba
压力角gydF4y2Ba αgydF4y2Ba (gydF4y2Ba °gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba
正常的模块gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ngydF4y2Ba (gydF4y2Ba 毫米gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba
中心距gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 毫米gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 91.5gydF4y2Ba
牙数gydF4y2Ba zgydF4y2Ba (gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba
弦齿厚gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba jgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 毫米gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 5.35gydF4y2Ba

两个齿轮安装在悬臂轴每一个由两个滚动轴承。主要的轴是连接到电机而第二个自由旋转。动力由电动机提供因此完全消散的齿轮(轴),轴承和密封。专用测试没有齿轮进行以量化功率损失轴承、轴、密封。以这种方式可以单独纯设备损失的贡献。gydF4y2Ba

试验装置的尺寸住房是290×145×185毫米。体积已经完全充满FVA2润滑剂和加压到6条。润滑剂的属性表中列出gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

流体性质。gydF4y2Ba

ρgydF4y2Ba 15gydF4y2Ba KgydF4y2Ba ggydF4y2Ba /gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba νgydF4y2Ba One hundred.gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba νgydF4y2Ba One hundred.gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba
871年gydF4y2Ba 29.8gydF4y2Ba 5.2gydF4y2Ba

测量进行了高达4000 rpm (22 m / s的切向速度在节圆直径)。测量值的总和的贡献4滚动轴承,两个印章,齿轮轴与润滑剂的互动,互动的润滑剂。gydF4y2Ba

这个配置是模拟使用上面描述的方法。尽管悬臂轴,该模型被认为是对称的,只有一半的领域建模。gydF4y2Ba

 7所示。结果gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba显示了当前工作的数值结果之间的比较(OpenFOAM),获得的实验的,这些商业通用软件的作者一个先前的研究(gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba]。这项研究的结果发表在抗扭矩和转速。条纹代表3 rd-order多项式外推法的数值结果。gydF4y2Ba

(一)齿轮负载独立抗扭矩:实验和数值数据和(b)收敛监测。gydF4y2Ba

曲线的趋势是由模拟复制即使绝对值结果是低估了。这可以解释考虑几何简化(域建模为对称尽管悬臂轴不建模)。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba展示了进化在侧翼订婚的压力。交配侧翼的压力逐渐增加,牙齿之间的差距减少体积和挤压润滑剂产生轴向流(挤压/中饱私囊效果)。接触点通过节点后,体积增加再次产生负压,吸效应图可见gydF4y2Ba 6 (b)gydF4y2Ba轴向速度gydF4y2Ba UgydF4y2Ba zgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

相对压力啮合位置的变化(Pa)。gydF4y2Ba

(一)Path-lines (gydF4y2Ba UgydF4y2Ba (m / s))和(b, c)细节(gydF4y2Ba UgydF4y2Ba zgydF4y2Ba (米/秒)。gydF4y2Ba

这些影响可以通过评估path-lines(图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba)也可以量化的扭矩。在一项研究gydF4y2Ba 23gydF4y2Ba]作者使用了不同的CFD方法计算功率损耗由一个旋转的齿轮。这项研究的目的是验证不同的方法来减少计算工作量。研究结果可用于比较所产生的损失2交配齿轮和一个旋转齿轮乘以2。gydF4y2Ba

详细的联系人。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba代表之间的差异所产生的转矩两种交配齿轮和由一个旋转的齿轮(×2)这是由于挤压效果。考虑到测量精度和简化数值模型中引入的,即使不同的挤压扭矩对测量值可以看出,提出的方法似乎也能够预测这种现象具有良好的精度,因此可选为适合的预测每个源负载独立齿轮的损失。gydF4y2Ba

(a)抗扭矩由2交配齿轮和齿轮(×2):1实验和数值和(b)挤压扭矩评为2接触所产生的转矩之间的区别齿轮和一个旋转齿轮(×2):实验和数值。gydF4y2Ba

关于计算努力每个模拟的解决方案的时间从16日大约20 h减少3.3 GHz CPU (211 GFLOPS)需要一种通用的商业环境,21 h在一个3.2 GHz CPU (12.8 GFLOPS)的净减少93.5%的计算时间(考虑一个完美的可伸缩性)。这主要是由于两个方面。第一个是mesh-handling减少时间和再生。解决方案的质量和动量守恒方程代表只有一小部分的总计算时间和呈现方法花费的时间少于1/12th商业规划求解所需的网格生成。第二可以找到OpenFOAM达到的能力,与这个特定mesh-handling技术/网格类型,收敛也更大的时间步骤确保显著减少所需的时间步骤的数目达到政权的条件。商业代码再啮合算法代替原始细胞与四面体可以扭曲也很小的大小影响最大可能时间步(考虑限制公司1)导致更大的网格大小对最初的一个。gydF4y2Ba

 8。结论gydF4y2Ba

实验的结果证实了CFD代表一个有效的方法来预测功率损耗。预测的误差对测量的还不到10%。这个小的差异可以解释与几何简化。模拟和没有参与节目的能力模型来预测挤压的影响。gydF4y2Ba

的主要限制广泛扩散的方法是传统的计算工作量大的建模和求解和许可证成本。克服这些缺点的发展具体算法能够处理几何的一代,边界运动,和有效的网格生成和处理。这确保了减少计算工作量的93.5%左右。换句话说,使用这种方法可以执行相同的模拟计算多15倍的努力使这种技术适合于工业应用。gydF4y2Ba

未来的工作将为更好地理解这种方法的系统应用的功率损耗现象和不同的操作条件的影响。gydF4y2Ba

当然可以广义的方法。第一个模拟行星配置(gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba]显示良好的协议与实验证据和大约93%的净减少计算时间的模拟由作者与商业软件。因此作者认为,这种方法有一个很大的潜力,可以成功地扩展到每个变速箱齿轮几何和可能的配置显示相同的优点突出的例子。gydF4y2Ba

 相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

 艾娜/疲劳,滚动轴承,舍弗勒技术GmbH & Co . KG, 2007gydF4y2Ba SKFgydF4y2Ba 专业兴业银行,6000,2006gydF4y2Ba 托尔伯特gydF4y2Ba D。gydF4y2Ba 李gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba KahramangydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 机械功率损失的预测行星齿轮滚柱轴承径向和力矩载荷作用下gydF4y2Ba 《机械设计gydF4y2Ba 2013年gydF4y2Ba 135年gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 121007年gydF4y2Ba 10.1115/1.4025350gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 84888358521gydF4y2Ba 李gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba KahramangydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 预测齿轮机械功率损失使用瞬态弹流润滑模型gydF4y2Ba 摩擦学的事务gydF4y2Ba 2010年gydF4y2Ba 53gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 554年gydF4y2Ba 563年gydF4y2Ba 10.1080 / 10402000903502279gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 77954130067gydF4y2Ba NiemanngydF4y2Ba G。gydF4y2Ba 冬天gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba Maschinenelemente-Band 2: Getriebe Allgemein、Zahnradgetriebe-Grundlagen Stirnradgetriebe-2。AuflagegydF4y2Ba 2003年gydF4y2Ba 柏林,德国gydF4y2Ba 施普林格gydF4y2Ba MauzgydF4y2Ba W。gydF4y2Ba Hydraulische Verluste冯Stirnradgetrieben贝Umfangsgeschwindigkeiten bis 60 m / sgydF4y2Ba 1987年gydF4y2Ba 德国斯图加特gydF4y2Ba 斯图加特大学gydF4y2Ba Bericht Maschinenkonstruktion Getriebebau nr和des研究所。159gydF4y2Ba GorlagydF4y2Ba C。gydF4y2Ba ConcligydF4y2Ba F。gydF4y2Ba 斯特尔gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 变速箱的CFD模拟的飞溅损失gydF4y2Ba 摩擦学的发展gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 616923年gydF4y2Ba 10.1155 / 2012/616923gydF4y2Ba 道森gydF4y2Ba p . 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J。gydF4y2Ba 运行的光盘和齿轮生产损失部分浸在油gydF4y2Ba 美国国际电力传输和传动装置会议:90年的新技术的电力传输gydF4y2Ba 1989年4月gydF4y2Ba 美国芝加哥,生病了gydF4y2Ba 工程设计部门,ASMEgydF4y2Ba 355年gydF4y2Ba 359年gydF4y2Ba 霍恩gydF4y2Ba r B。gydF4y2Ba 米歇利斯gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba VollmergydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 齿轮驱动器的热功率损失和散热之间的权力平衡gydF4y2Ba 1996年gydF4y2Ba AGMA英尺分gydF4y2Ba 路加福音gydF4y2Ba P。gydF4y2Ba OlvergydF4y2Ba 答:V。gydF4y2Ba 研究生产损失dip-lubricated直齿圆柱齿轮gydF4y2Ba 美国机械工程师学会学报》上,部分旅客:航空航天工程杂志》上gydF4y2Ba 1999年gydF4y2Ba 213年gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 337年gydF4y2Ba 346年gydF4y2Ba 10.1243 / 0954410991533061gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 2242463544gydF4y2Ba MarchessegydF4y2Ba Y。gydF4y2Ba ChangenetgydF4y2Ba C。gydF4y2Ba 城镇gydF4y2Ba F。gydF4y2Ba VelexgydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 调查对CFD模拟预测偏差直齿圆柱齿轮的功率损耗gydF4y2Ba 《机械设计gydF4y2Ba 2011年gydF4y2Ba 133年gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 024501年gydF4y2Ba 10.1115/1.4003357gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 79551716973gydF4y2Ba 山gydF4y2Ba m·J。gydF4y2Ba 昆兹gydF4y2Ba r F。gydF4y2Ba MedvitzgydF4y2Ba r B。gydF4y2Ba HandschuhgydF4y2Ba r F。gydF4y2Ba 长gydF4y2Ba l . 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