기어 처닝 손실 예측을 위한 수치 해석 연구 (A Numerical Simulation for Predicting the Gear Drag Torque)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 B / 44권 / 9호 / 527 ~ 533페이지
· 저자명 : 최종락, 허남건

초록

기어는 동력 전달의 중요한 구성 요소 중 하나이며, 처닝(churning) 손실은 부하 없이 작동하는 기계 시스템의 효율을 결정하는 중요한 요소이다. 실험의 경험식을 통한 처닝 손실이 오랫동안 분석되어 왔지만, 최근 계산 성능 향상을 통한 3D CFD(전산 유체역학) 해석이 가능해졌다. 본 연구에서는 3차원 CFD 해석을 이용하여 기어의 처닝 손실 예측을 수행하였다. 미끄럼 격자 방법과 다중 좌표계(multiple reference frames) 방법을 이용하여 기어의 회전을 모사하였다. 또한, 계면 유동을 예측을 위한 VOF(volume of fluid) 다상 유동 모델이 사용되었다. 회전 속도가 5,000rpm인 경우 실험 데이터, 실험의 경험식 및 3D 예측 방법이 잘 예측되는 것을 확인하였다. 이러한 결과로 검증된 3D 시뮬레이션을 통해 기어의 구체적인 윤활 유동 연구가 가능할 것이다.

영어초록

The gear is one of the vital components of power transmission, and its churning loss is a significant factor that determines the efficiency of the mechanical system when it is operated without a load. The gear churning loss has long been analyzed using empirical correlations with experiment; however, computational performance has recently improved and has enabled 3D CFD (three-dimensional computational fluid dynamics). In this study, analyses to predict the gear churning loss were performed using a 1D method and 3D simulation. Two techniques for the rotating motion of the gear, namely the sliding grid technique and MRF (multiple reference frames), were adopted. A multi-phase model with the VOF (volume of fluid) method was used out to predict the interfacial flows. A good agreement was obtained by comparing experimental data, empirical relation, and 3D analysis results at a rotation speed of 5,000 rpm. From the results, further study on the detailed lubricant flow is possible through validated 3D CFD simulation.

참고자료

· 없음