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표제지
목차
Nomenclatures 10
Abstract 11
초록 12
제1장 서론 14
1-1. 연구 배경 14
1-2. 연구 목적 17
1-3. 연구 동향 18
1-4. 연구 내용 21
제2장 해석기법 22
2-1. 오일 및 공기 거동 지배방정식 22
2-2. 오일과 공기의 상경계면 추적기법 26
2-3. 중첩격자 기법 27
2-4. 발열량 추산기법 29
제3장 트랜스액슬 기어시스템 내부 해석결과 33
3-1. 단일기어 및 유성기어 시스템 유동 해석결과 33
3-1-1. 격자 및 경계 조건 34
3-1-2. 유동해석 결과 분석 36
3-2. 브레이크 시스템 내부 열 유동 해석결과 44
3-2-1. 격자 및 경계 조건 45
3-2-2. 열 유동 해석결과 분석 45
3-3. 차동기어 내부 열 유동 해석결과 51
3-3-1. 격자 및 경계조건 51
3-3-2. 열 유동 해석결과 분석 52
3-4. 변속기 내부 열 유동 해석결과 56
3-4-1. 격자 및 경계조건 56
3-4-2. 열 유동 해석결과 분석 57
3-5. 트랜스액슬 내부 열 유동 해석결과 62
3-5-1. 격자 및 경계조건 62
3-5-2. 열유동 해석결과 분석 63
제4장 연구 결론 75
References 77
Table 1. Coefficients of Standard k - ε model 76
Figure 1. Geometry of a simple gear system 38
Figure 2. Mesh arrangement of gear gap 38
Figure 3. Oil distributions of a simple gear system according to different gear gap 39
Figure 4. Mass flowrate according to different gear gap 40
Figure 5. Geometry of Planetary gear system 41
Figure 6. Mesh arrangement of planetary gear system 41
Figure 7. Mesh sensitivity test for planetary gear system 42
Figure 8. Steady state oil distributions in planetary gear according to initial oil level 43
Figure 9. Predicted churning energy loss according to initial oil level 43
Figure 10. Geometry of transaxle brake 48
Figure 11. Mesh arrangement of transaxle brake 48
Figure 12. Volume fraction of oil inside of transaxle brake 49
Figure 13. Temperature contour inside of transaxle brake 50
Figure 14. Geometry of differential gear 54
Figure 15. Mesh arrangement of differential gear 54
Figure 16. Oil distributions inside of differential gear according to initial oil level 55
Figure 17. Temperature contour inside of differential gear 55
Figure 18. Geometry of transmission 59
Figure 19. Mesh arrangement of transmission 59
Figure 20. Oil distribution of transmission according to oil circulation 60
Figure 21. Temperature contour of transmission according to oil circulation 60
Figure 22. Average temperature variations at cross sections shown in Fig. 17 & 18 61
Figure 23. Geometry of transaxle full model 65
Figure 24. Mesh arrangement of transaxle full model 65
Figure 25. Velocity contour outside of the tractor 66
Figure 26. Heat transfer coefficient of transaxle case 66
Figure 27. Oil distributions inside of transaxle full model according to initial oil level 67
Figure 28. Time averaged volume fraction of oil according to initial oil level 68
Figure 29. Temperature contour of transaxle full model according to initial oil level 69
Figure 30. Temperature variations of transaxle full model according to initial oil level 70
Figure 31. Average temperature of transaxle full model according to initial oil level 71
Figure 32. Temperature contour of transaxle full model according to inclination 72
Figure 33. Temperature variation of transaxle full model according to inclination 73
Figure 34. Total power loss of transaxle full model according to initial oil level 74
초록보기 더보기
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 모델 및 Changenet 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.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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