使用 shonDy 进行低温齿轮箱润滑仿真

齿轮润滑对于维持齿轮系统的高效运行和耐久性至关重要，其作用在于减少摩擦、散发热量并防止磨损与腐蚀。适当的润滑能确保平稳运行、延长零部件使用寿命，并提升系统可靠性。

在低温条件下，润滑变得尤为重要。寒冷环境会使润滑剂变稠，降低其流动性及对齿轮表面的保护能力，从而导致摩擦增大、磨损加剧以及启动困难。专用低温润滑剂经专门设计，可在低温环境下保持流动性和有效性，确保即使在寒冷条件下也能提供持续的保护与平稳运行。

对通用方法感兴趣而非特定案例？我们的博客文章 齿轮箱润滑：仿真与实验对比 介绍了为何溅油润滑难以仿真，以及基于粒子的 CFD 如何应对这一挑战。

案例描述

本案例旨在将仿真结果与实验数据进行对比，重点关注不同温度下的润滑情况。基础案例已在之前进行了描述，详细信息和总体案例设置可在该页面查阅。

主要差异在于不同温度下的黏度变化，这影响着润滑剂的性能。我们将在高转速下对两种工况进行相互比较，并与实验数据进行对照。

通过分析这些案例，我们旨在评估润滑在不同温度条件下的行为，并将仿真结果与实际性能进行验证。此对比将有助于深入了解润滑剂在不同温度范围内的有效性，并为优化齿轮系统设计以提升可靠性和效率提供参考。

案例设置

如前所述，本案例使用与基础案例相同的几何模型，因此此处仅列出与基础案例的差异。以下两种流体属性分别代表 25°C 和 -40°C 下的润滑剂。

结果

工况 1：25°C

正视图

从正视图视角可以看出，三个轴承均通过各自的引油通道供油：左侧轴承（红圈）持续注满润滑剂，其前方的油腔充油情况与实验基本吻合。中间轴承（绿圈）同样通过油池供油，但仿真结果似乎高估了实验值，导致右侧轴承（黄圈）在仿真中的充油量也多于实验。尽管如此，两种情况下通道均已充满并为轴承供油。

俯视图

从该视角可以清晰看到油池（大绿圈）持续被流体充满，并通过通道为中间轴承供油（小绿圈）。

侧视图

在侧视图中，可以将箱体表面的润滑剂分布与实验结果进行对比。值得注意的是，仿真中流体的扩散范围明显宽于实验。在实验中，箱体左半部分仅有少量润滑剂润湿，无法看到明显的红色，需要仔细观察才能辨认，这表明与箱体右侧相比，该处的流体膜极薄。仿真结果未能反映这一现象。然而，比较工况 1 和工况 2 时，趋势一致：在工况 2 中，大量润湿区域明显比工况 1 更窄，这一趋势在仿真中同样可以观察到。

轴承体积流量

图表中记录了各轴承随时间变化的体积流量。可以看出，所有体积流量几乎处于稳态，表明仿真已运行足够长的时间。流向左侧轴承的体积流量波动最大，在约 0.7 至 1.5 L/min 之间波动——这一脉动现象在实验中同样可以观察到。体积流量第二高的是中间轴承，为 0.6 L/min，其次是右侧轴承，为 0.1 L/min。

工况 2：-40°C

正视图

从正视图可以明显看出，与工况 1 相比，流体的黏度显著更高。在本工况中，左侧轴承（红圈）同样通过指定通道供油，但从时间戳可以看出，所需时间明显长于工况 1。由于黏度较高，轴承前方的油腔中积聚了更多流体。这一观察结果与实验一致。然而，实验中油腔内的流体分布略有不同：在仿真中，流体几乎呈同心圆状扩散，而实验中未观察到这一现象。

在仿真中，可以观察到仿真右侧区域（黄圈）润滑剂的周期性脱落现象——润滑剂从中间轴的齿轮处被甩起，短暂附着于壳体后落在输入轴上。由于视频质量问题，实验无法证实或否认这一周期性行为；只能看到润滑剂到达了齿轮箱的这一部分，但无法确定其方式。

俯视图

在俯视图中，可以观察到两点。首先，实验和仿真均显示，箱体上的小油池（绿圈）无法持续充满。在两种情况下，只有少量润滑剂到达该位置，远不足以充满通往中间轴承的通道（小绿圈）。

第二个观察点是第二根轴（黄圈）对箱体的润湿情况。在此处，仿真与实验之间的流体分布同样具有一致性。

侧视图

在侧视图中，同样可以观察和比较润滑剂在箱体上的分布情况。在此处也可以看出，润滑剂的分布与实验非常相似：由于黏度较高，流体不会扩散，仅润湿齿轮正后方的箱体表面，与工况 1 中覆盖相对较大区域的情况不同。

轴承体积流量

从该图表可以看出，流向左侧轴承的体积流量平均略高于工况 1，且脉动较小，在约 0.1 至 0.16 L/min 之间波动。如前所述，通往其他轴承的通道完全未得到供油。