基于Isight的润滑系统流量分配管网优化

发布时间：2020-06-13 02:01

【摘要】：传动装置是坦克的重要组成部分之一,传动装置润滑系统管网润滑油量的精确分配直接关系到传动装置各部件的正常运行及整个坦克的可靠性。润滑油量供应不足会导致部件得不到良好的润滑,润滑油量供应过大会导致搅油损失过大。已有的对润滑系统管网的流量分配的研究普遍是在设计过程中人工改变参数实现优选,缺乏自动优化流程,流量分配精度不能满足要求。因此,研究润滑系统管网自动流量分配优化,实现流量精确分配具有至关重要的意义。本文采取流体有限元计算法与最优化理论相结合的方法,开发Isight管网自动流量分配优化软件平台实现了润滑系统管网流量精确分配,为以后的管网流量分配优化提供重要参考和技术支持。为探究润滑油流量分配与管网中管道长度尺寸与直径尺寸的关系,将水头损失中流量参数与非流量参数分离,进而推导出了流量与长度尺寸直径尺寸的单调不变性,得出了流量变化对直径尺寸变化远比对长度尺寸变化敏感的结论。通过仿真计算,验证了以上结论。考虑到尺寸敏感性以及空间的限制决定通过调节直径尺寸来实现流量分配。仿真结果表明流量对尺寸的偏导数变化幅度不大,因此决定选取基于梯度的优化算法来实现流量分配管网优化。通过编写各自程序的代码,分别实现了管网三维实体模型参数化自动更新、网格自动划分、流量自动计算及计算结果自动输出。用定向分割法解决了自动网格划分中实体模型面编号排序错乱问题。将各自动化过程进行集成,开发了以Isight软件为中心的管网自动流量分配优化软件平台。分析了几种梯度类优化算法的特点,选取拟牛顿算法进行管网自动流量分配优化。构建了流量归一化的目标函数。根据目标函数值-流量-尺寸映射关系进行了具体算法实现。利用开发的Isight自动流量分配优化软件平台对简单润滑系统管网进行了自动流量分配优化。拟牛顿法使目标函数收敛速度快精度高。通过仿真试验选取了拟牛顿法分段最佳偏导步长因子,提高了自动优化过程的快速性准确性稳定性。探究了简单润滑系统管网的流量分配空间,在广泛的流量分配空间内,每个出口的流量分配相对误差均在5%以内。根据树形管网流量压力特性提出了分层与分组流量分配优化方法,理论分析了该方法的可行性。利用该方法对复杂润滑系统管网(22个出口)进行流量分配优化,达到了良好的效果,22个出口的流量分配相对误差均在10%以内。该方法解决了直接优化法流量分配空间小、目标函数不收敛的问题。探究了润滑油粘度对流量分配精度的影响,结果表明粘度在较大范围内变化时对流量分配精度的影响非常小,因此可以在多种气候条件多种工况下实现传动装置润滑系统管网精确流量分配。
【图文】：

坦克,作战性能,武器,可靠性要求

坦克（图 1-1 99A2 坦克）是近现代陆上作战及登陆作战的一款强有力器，坦克具有优越的机动性能、良好的防护能力、强大的火力支持。在消方有生力量、摧毁敌方防御工事、压制敌方装甲武器方面具有很大优势。 21 世纪，虽然新式武器装备日新月异，不断颠覆传统作战方式，但是在中坦克由于其独特的优势仍然是重要的作战武器之一。坦克技术涉及到兵器工业与国防安全，各国对其进行了严格的封锁。研发提高坦克性能的新技术，提高坦克的可靠性稳定性，对国防建设具有重意义。

坦克,传动装置,润滑系统

图 1-2 坦克传动装置1.2 润滑系统的研究现状润滑具有以下几种作用：①减摩擦作用，减小运动副之间的摩擦，提高机械传动效率；②冷却作用，通过不断的循环带走系统产生的热量，使系统工作在正常温度状态；③防腐蚀作用，在零件表面形成一层油膜，减少零件的腐蚀；④清洁作用，润滑油在系统内不断循环，带走系统内的杂质，保持系统清洁。润滑系统广泛存在于各类机械装置中，成为机械传动装置不可或缺的一部分。润滑系统的润滑介质为润滑油与润滑脂，润滑系统的质量的高低取决于润滑系统各组件的是否得到合理的润滑。早期的润滑系统多采用经验设计法，依赖于设计师的设计经验。这样设计出来的润滑系统性能差，不可靠，导致各部件得不到良好的润滑[2]。后来，为了提高润滑系统的设计精度，人们普遍采取系统化建模与计算机仿真分析相结合的方法。用系统的观点将润滑系统进行分析，，建立各元件的数学模型，通过计算机软件仿真来计算流量与压力，仿真结果与实验对比来进行可靠性验证。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ810.32

【引证文献】