CFD

Anwendungsbeispiel Einspritzschmierung und Wärmehaushalt eines Getriebes

Die Fragestellungen bei der Getriebesimulation sind vielfältig, allen gemeinsam ist das Ziel, die Schmierung zu optimieren und lastabhängige und lastunabhängige Verluste zu minimieren und die entstehende Reibungswärme optimal abzuführen.
Versuche an Getriebeprototypen im Prüfstand liefern den Herstellern oftmals nicht die notwendigen Detailinformationen. Die Effizienz der Getriebeschmierung im Prüfstand vollständig zu validieren ist schwierig, insbesondere bei hohen Drehgeschwindigkeiten und den entsprechenden Lasten. Mit CFD-Simulationen hingegen lässt sich die Ölströmung detailliert untersuchen, um lastunabhängige Verluste zu verringern. So können Ventilations- und Planschverluste minimiert werden, da die Ölströmung bezogen auf den Ölfüllstand in ihrem Zusammenwirken mit einer Einspritzschmierung und in der Interaktion mit dem Gehäuse analysiert und optimiert werden kann.
Die Benetzung der Flanken kann detailgetreu untersucht werden. Durch ein Monitoring von Filmdicken und hydraulischen Druck- und Scherkräften in der CFD-Simulation können Schwachstellen und ihre Ursachen hier zuverlässig erkannt werden, um Schleppverluste zu verringern. Selbst an den engsten Stellen der Verzahnung sind die erhaltenen Werte durch die Verwendung spezieller Modelle numerisch zuverlässig.
Es kann jedoch nicht nur die Strömung, sondern der komplette Wärmehaushalt des Getriebes untersucht werden. Neben der Erwärmung der Zahnflanken durch Reibung wird die Wärmeabfuhr über die Zahnräder, das Gehäuse und das Öl berechnet. Dabei wird der Einfluss der sich mit der Erwärmung verändernden Ölviskosität berücksichtigt.

Beachten Sie hierzu auch unseren in der Konstruktionspraxis Vogel erschienenen Artikel "Getriebesimulation - Möglichkeiten und Potentiale" und unseren Beitrag zur STAR Global Conference 2016 "High-end gearbox simulation: modelling gear contact with 'zero gap interfaces' on a multiphase spur-gear system".

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