트랜스액슬 기어시스템의 유동과 열전달에 대한 수치 해석 연구
A numerical analysis of oil flow and heat transfer of a transaxle gear system
- 주제(키워드) 기어 , 트랜스액슬 , 윤활 , 냉각 , 전산유체역학
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 허남건
- 발행년도 2017
- 학위수여년월 2017. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000061476
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권보호를 받습니다.
초록/요약
트랙터의 트랜스액슬 시스템은 변속기와 차동기어, 브레이크 시스템으로 구성되어있다. 트랜스액슬 내부 부품들은 대부분 오일에 부분적으로 잠겨있다. 이러한 오일은 윤활과 냉각을 위하여 내부 시스템 전체를 순환하게 된다. 그리고 이러한 오일 순환은 트랜스액슬의 성능과 내구성에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 이러한 트랜스액슬 시스템 내부의 오일 순환 특성과 열전달 특성을 수치해석적인 방법으로 예측하고 윤활 및 냉각효과를 분석하였다. 이를 위해, 우선적으로 맞물려서 회전하는 기어를 해석하기 위한 기법을 정립하였다. 기어의 회전은 중첩격자 기법을 사용하였다. 트랜스액슬 내부에서 공기와 오일의 상 경계면을 추적하기 위하여 VOF 방법을 이용한 수치해석 시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통해 기어의 회전으로 인해 공기 중에서 비산되는 오일의 거동을 예측하였다. 또한 트랜스액슬 작동 시 기어와 베어링에서의 발열량은 Trekhov[19] 모델 및 Changenet[19] 모델을 사용하여 예측하고 기어 표면의 경계조건으로 적용하였다. 트랙터 외부모델의 풍동해석을 모사하여 트랜스액슬 케이스의 열전달 계수를 계산하였다. 이 값을 트랜스액슬 케이스에 Mapping기법을 사용해 적용하여 내부 해석의 외기 경계조건으로 사용하였다. 이와 같은 수치해석기법을 유성기어, 브레이크, 차동기어, 변속기에 적용하였다. 내부의 오일 거동특성과 온도분포를 시뮬레이션 하여 윤활성능과 냉각성능을 예측하였다. 마지막으로 변속기, 브레이크, 차동기어를 모두 포함한 트랜스액슬 전체 시스템을 통합하여 동시에 해석하여 모든 기어에서의 윤활성능을 예측하고 과열이 되는 지점을 예측하였다. 이를 통하여 파손이 예상되는 기어를 예측하였다. 이와 같은 연구결과는 트랜스액슬 전체 시스템의 효율과 내구성 향상을 위한 설계개선에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
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