行星轮系周转运动过程中的润滑油液分布与搅油损耗研究

为探究行星齿轮传动系统飞溅润滑行为,基于移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit,MPS)方法建立了行星轮系飞溅润滑仿真模型,并对其进行了试验验证;研究了行星轮系周转运动过程中的减速器内部油液分布特征、轮齿啮合区润滑油液粒子数量以及各旋转部件搅油损耗的变化规律。研究结果表明,行星轮系周转运动过程中,减速器内部可划分为油池区、拖拽区和贫油区3个区间;行星轮渐次通过各区间过程中,不同啮合区域内油液粒子数量以及各部件搅油损耗力矩值均呈现周期性变化规律。其中,内啮合区与外啮合区润滑油液粒子数量在行星轮运行至油池区时达到峰值,并均在进入贫油区后迅速下降至最小值;行星轮搅油损耗力矩在进入油池区后急剧上升至峰值,在进入拖拽区后持续下降直至进入贫油区后稳定在极低水平;而行星架搅油力矩在某一行星轮进入油池区域时急剧下降,在该行星轮进入拖拽区且下一行星轮未进入油池区时快速回升。在整个周转周期内,太阳轮搅油损耗较小且变化趋势较为平缓。行星轮系总的搅油损耗功率中,3个行星轮总搅油损耗功率占比约为60%,其次是行星架,太阳轮占比最少。

高速浸油永磁同步伺服电机的损耗分析

补油泵伺服电机作为机电静压伺服机构(EMA)的动力源,与柱塞泵配套使用构成补油伺服电机泵。伺服电机泵在工作过程中一直浸入航空液压油中,而伺服电机在运行过程除了电机固有的铜损耗、铁心损耗以及机械损耗,转子还会与油液搅动产生搅油损耗。由于液压油油液粘度较空气大得多,因此与传统在空气介质中运行的伺服电机相比,补油泵电机在运行过程中随着电机转子运行速度的增加,转子搅油损耗也占了电机总损耗相当大的比重,当伺服电机泵转子达到高转速时,补油泵电机转子的搅油损耗则占电机空载损失的较大比重,因此需要精确计算补油泵用伺服电机的搅油损耗。本文首先采用理论解析对高速浸油伺服电机的损耗进行推导,然后采用仿真分析以及样机试验对解析理论分析的有效性进行验证。

基于MPS法的行星轮系飞溅润滑特性研究

为了分析盾构机主驱动减速器行星齿轮传动润滑特性,采用移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit,MPS)法建立了单级行星轮系飞溅润滑仿真模型。通过对比分析不同工况下行星轮系运动过程中的系统内部润滑油液粒子分布、速度场、压力场、轮齿啮合区域油液粒子数量及各旋转部件所产生的搅油阻力矩,研究了输入转速、初始油位高度以及油温对系统润滑效果与搅油损耗功率的影响。结果发现,油液粒子速度与压力随减速器的输入转速和油位高度的增加而增大,转速和油位过低将导致减速器内油液粒子分布不均匀;行星轮与太阳轮、内齿圈啮合区粒子数随输入转速和油温增加而减少,随油位高度降低而减少,其中,太阳轮啮合区为润滑不良风险区;系统搅油损耗功率受输入转速的影响最为显著,随转速的增加呈指数上升趋势,油位高度与油温的影响相对较小;在各工况下,3个行星轮产生的搅油损耗功率在总的搅油损耗功率中占比最大。