殷農(nóng)民，徐明松，華順軍，田文毅

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一種傳動(dòng)軸護(hù)套熱害問題解決方法

殷農(nóng)民，徐明松，華順軍，田文毅

（浙江眾泰汽車制造有限公司杭州分公司汽車工程研究院，浙江 杭州 310018）

傳動(dòng)軸護(hù)套作為防護(hù)傳動(dòng)軸球籠的非金屬部件，其耐久性能尤為重要。對(duì)于后排氣方案的發(fā)動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)軸護(hù)套不可避免的位于排氣系統(tǒng)附近，如果傳動(dòng)軸護(hù)套位置溫度過高，必然加速傳動(dòng)軸護(hù)套老化速度、影響傳動(dòng)軸護(hù)套內(nèi)球籠潤滑脂潤滑效果，加速傳動(dòng)軸球籠磨損。文章通過一種簡(jiǎn)易的導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)，改變傳動(dòng)軸護(hù)套周邊流場(chǎng)，改善傳動(dòng)軸護(hù)套周邊溫度，從而達(dá)到有效防護(hù)傳動(dòng)軸護(hù)套及球籠潤滑脂的效果。

傳動(dòng)軸護(hù)套；導(dǎo)風(fēng)；流場(chǎng)

前言

傳動(dòng)軸護(hù)套作為傳動(dòng)軸球籠的防護(hù)部件，如果出現(xiàn)提前老化開裂會(huì)導(dǎo)致灰塵等異物進(jìn)入傳動(dòng)軸球籠，進(jìn)而加速球籠磨損、產(chǎn)生傳動(dòng)軸異響等問題。同時(shí)傳動(dòng)軸護(hù)套位置溫度過高也會(huì)影響傳動(dòng)軸球籠潤滑脂的潤滑效果，加速球籠磨損。

1 問題提出

1.1 車輛性能問題描述

圖1 機(jī)艙布置圖

圖2 機(jī)艙溫度分布云圖

某車型在工程開發(fā)階段發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)軸護(hù)套位于排氣正下方，存在熱害風(fēng)險(xiǎn)。傳動(dòng)軸護(hù)套空間位置見圖1。隨后通過CFD建模分析發(fā)現(xiàn)，傳動(dòng)軸護(hù)套位置熱量聚集、散發(fā)緩慢。機(jī)艙溫度分布云圖見圖2。

1.2 車輛基本信息

表1 車輛基本參數(shù)

2 問題解決

2.1 問題解決方案

傳動(dòng)軸護(hù)套位于發(fā)動(dòng)機(jī)背風(fēng)面、預(yù)催下方，受到的熱輻射大、周邊流場(chǎng)差。傳動(dòng)軸位置無法調(diào)整，要解決傳動(dòng)軸護(hù)套熱害問題，可以通過兩種方案來解決。方案一：增加傳動(dòng)軸護(hù)套隔熱罩阻擋熱輻射，減少傳動(dòng)軸護(hù)套可吸收熱量，進(jìn)而降低傳動(dòng)軸護(hù)套吸熱速率，使傳動(dòng)軸護(hù)套的吸熱和散熱速率平衡點(diǎn)降低。方案二：改善傳動(dòng)軸護(hù)套位置流場(chǎng)，加快傳動(dòng)軸護(hù)套的散熱速率，同樣也可以達(dá)到降低傳動(dòng)軸護(hù)套吸熱和散熱速率平衡點(diǎn)的目的。

方案論證時(shí)，對(duì)兩種方案的成本、工藝、開發(fā)周期、優(yōu)化效果進(jìn)行評(píng)估對(duì)比。對(duì)比結(jié)果見表2。

表2 方案對(duì)比

對(duì)比結(jié)果顯示方案二明顯優(yōu)于方案一。最終選用方案二作為解決傳動(dòng)軸護(hù)套熱害風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)方案二進(jìn)行優(yōu)化后的發(fā)動(dòng)機(jī)下護(hù)板結(jié)構(gòu)見圖3。

下護(hù)板優(yōu)化方案：下護(hù)板增加導(dǎo)風(fēng)結(jié)構(gòu)，將外界自然冷空氣導(dǎo)入機(jī)艙熱量聚集區(qū)域，加速空氣流動(dòng)，帶走機(jī)艙熱量。優(yōu)化前后下護(hù)板結(jié)構(gòu)見表3。

表3 發(fā)動(dòng)機(jī)下護(hù)板優(yōu)化前后

2.2 解決方案效果

CFD分析結(jié)果顯示：優(yōu)化后下護(hù)板對(duì)傳動(dòng)軸護(hù)套周邊流場(chǎng)改善明顯，傳動(dòng)軸護(hù)套溫度平衡點(diǎn)降低。下護(hù)板優(yōu)化后的空氣流動(dòng)速度云圖見圖4、傳動(dòng)軸護(hù)套溫度云圖見圖5。該車型樣車試制后，利用轉(zhuǎn)轂環(huán)境倉對(duì)下護(hù)板優(yōu)化前后的傳動(dòng)軸護(hù)套溫度進(jìn)行了對(duì)比。因?yàn)檐囕v行駛時(shí)傳動(dòng)軸護(hù)套高速旋轉(zhuǎn)，所以無法直接在傳動(dòng)軸護(hù)套表面安裝溫度探頭。為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，試驗(yàn)時(shí)在傳動(dòng)軸護(hù)套上、下、左、右距離小于10mm位置分別布置溫度探頭實(shí)時(shí)采集記錄溫度數(shù)據(jù)。試驗(yàn)后，取四處溫度平均值進(jìn)行比較。試驗(yàn)結(jié)果顯示：優(yōu)化下護(hù)板后，溫度平衡點(diǎn)降低約35℃。溫度曲線見圖6。

圖4 空氣流動(dòng)速度云圖

圖5 溫度分布云圖

圖6 優(yōu)化前、優(yōu)化后溫度曲線

3 結(jié)論

解決傳動(dòng)軸護(hù)套熱害問題通常采用隔熱或?qū)Я鞯姆椒?。隔熱的方法是減少受熱部件吸收的熱量，進(jìn)而達(dá)到降低受熱部件溫度、消除熱害風(fēng)險(xiǎn)。導(dǎo)流的方法是通過氣流帶走熱量、加快受熱部件熱量散發(fā)速率，達(dá)到熱量無法在傳動(dòng)軸護(hù)套表面聚集的目的，進(jìn)而消除熱害風(fēng)險(xiǎn)。與隔熱的方法相比，導(dǎo)流的方法帶走熱量，更有利于整車熱保護(hù)。因此在處理熱害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮導(dǎo)流方案。

A solution to DSS performance deterioration due to surrounding over-temperature

Yin Nongmin, Xu Mingsong, Hua Shunjun, Tian Wenyi

( Zhejiang Zhongtai Automobile Manufacturing Co., Ltd.. Hangzhou Branch Automobile Engineering Research Institute, Zhejiang Zhengzhou 310018 )

As a non-metal part of protecting the driving shaft C.V joint（Constant Velocity joints）, the durability of DSS(driving shaft sheath) is particularly important. For those rear exhaust engine, which means the DSS certainly located close to the exhaust system, if the temperature near DSS is too high, the influence will as follows. A. It will inevitably accelerate the DSS aging speed. B. It decreases the C.V joint grease lubrication inside the DSS. C. It accelerates abrasion of the DSS C.V. joint. In this article, in order to effectively protect the DSS and also keep the C.V joint grease performance, a simple wind-driven structure is introduced to change the surrounding flow field of the DSS and to improve the surrounding temperature of the DSS.

propeller shaft sheath;ventilation;wind flow distribution

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1671-7988(2019)03-69-02

U463.2

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U463.2

殷農(nóng)民，主任工程師，就職于浙江眾泰汽車制造有限公司杭州分公司 汽車工程研究院，從事熱管理方向工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.03.020