Metodika pro výpočty ventilačních ztrát a tepelného zatížení boku zubu

0472324 - ÚT 2017 CZ cze V - Research Report
Bauer, Petr - Bartoš, Ondřej - Hrubý, Jan - Kordík, Jozef - Krátký, Tomáš - Sedlář, Milan
Metodika pro výpočty ventilačních ztrát a tepelného zatížení boku zubu.
[Methodology for evaluation of the gear windage loss and thermal load of a tooth.]
Praha: Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i., 2015. 26 s.
R&D Projects: GA TA ČR TA04011656
Institutional support: RVO:61388998
Keywords : windage power loss of a gear wheel * oil mist thermophysical properties * logarithmic velocity profile

Tato zpráva obsahuje výsledky experimentů identifikujících některé termofyzikální vlastnosti olejové mlhy v testované převodovce. Hlavní část zprávy tvoří parametrická studie závislosti ventilačních ztrát převodového kola na radiální a axiální vůli krytů a na otáčkách. Tato parametrická studie se opírá především o výsledky numerických simulací proudění (CFD analýzu). Pro výchozí konfiguraci krytů je vypočtený ztrátový výkon ještě porovnáván s hodnotami získanými na základě teoretických vztahů vycházejících z jednorozměrných rychlostních profilů nad hladkým a drsným povrchem. Přehled těchto vztahů včetně jejich odvození je rovněž součástí zprávy.
V rámci numerických simulací je rovněž studován vliv tvaru zubu na ztrátový výkon generovaný na ozubení, který tvoří rozhodující část celkových ventilačních ztrát. Zbroušení zubu představuje technologicky snadno realizovatelnou úpravu, a mohlo by tak mít bezprostřední praktický přínos. Ve zprávě jsou provedeny simulace pro různou míru zkosení zubu, které potvrdí očekávané zlepšení aerodynamických vlastností ozubení při snížení náběžné hrany.
Poslední část zprávy tvoří formulace okrajových podmínek pro numerický výpočet tepelné bilance ozubeného kola. Jedná se o informace, které budou podrobněji dokumentovány v navazujících výzkumných zprávách.


This report contains results of experiments identifying thermo-physical properties of a gearbox oil mist. The main part of the report studies a dependency of a gear wheel windage power loss on the radial and axial gap between the wheel and its enclosure. This parametric study relies primarily on the results coming from numerical simulations (CFD analysis). For the default enclosure configuration the evaluated power dissipation is compared with the values obtained using theoretical relationships. The theory is based on one-dimensional turbulent velocity profiles over smooth and rough surfaces. A summary of the theoretical analysis and the derivations are also included in the report.
The influence of a tooth shape on the windage power loss is also studied using the numerical simulations. A change of a tooth top surface angle is technologically easily realizable adjustment, and can have a positive effect on the power loss reduction. In the report there are performed simulations for varying angles of this surface and the expected improvements in aerodynamic properties are confirmed.
The last part of the report contains the formulation of boundary conditions for numerical evaluation of gear wheel heat balance. This information is documented more in detail in related research reports.

Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0270247