Page 123 - 《橡塑技术与装备》2025年1月

产品与设计
PRODUCT AND DESIGN

率从 25 kW 逐渐加大到 100 kW，油池油位高度设置 油池温度差别不是很大。根据试验结果计算得到的齿
在箱体中分面，传动方向为面向输出轴顺时针转。由 轮箱效率如图 5 所示。试验的效率结果表明输入转速
于齿轮箱的效率受到油温的影响，所以只有在稳态温 恒定，齿轮箱的效率随着输入功率的增大而增大 ；四
度下的试验结果才有意义。试验中考虑了如表 2 所示 种对比工况下，齿轮箱的效率均高于 95%。
的四种热平衡工况。 表 4 热平衡工况试验结果
工况 输入转速 /r/min 输入扭矩 /Nm 输出扭矩 /Nm 油池温度 /℃
表 2 热平衡的试验工况
955
.
-1
工况 输入转速 /(r min ) 额定功率 /kW 1 2 750 1 042 865 36.6
38.0
946
750
1 750 75 3 750 1 107 1 008 38.5
2 750 82 4 750 1 277 1 173 39.1
3 750 87
4 750 100
3 结果与分析
3.1 仿真结果与实验结果对比分析
通常假定单级花键或联轴器的效率为 99.95%，试
验齿轮箱中有三处花键和一处联轴器 ；根据试验工况
及对应的油池温度，建立的 KISSsys 仿真模型如图 4
所示。

图 5 齿轮箱试验效率结果
图 6 进一步对比了仿真结果和试验数据，可见，
仿真计算的结果趋势与试验情况一致，但仿真计算结
果略高于试验结果，最大偏差为 0.28%。

图 4 试验双螺杆齿轮箱仿真模型

仿真计算的结果如表 3 所示，随功率的增大，齿
轮的负载损耗和总损耗不断增加，同时齿轮箱的传动
效率也在不断的提升。所有工况中，齿轮空载损耗均
为所有损耗中占比最大的一项，文章采用的齿轮空载
损耗计算方法与油位、转速、箱体尺寸有关，与润滑
油的黏度无关，因此所有工况下的齿轮空载损耗保持
一致。
图 6 齿轮箱效率结果对比
表 3 试验工况仿真计算结果
工况 1 工况 2 工况 3 工况 4 3.2 压力角的影响
齿轮空载损耗 P VZ0 /kW 1.385 1.385 1.385 1.385
齿轮负载损耗 P VZP /kW 0.757 0.846 0.912 1.087 试验结果的对比表明，可以根据 KISSsys 软件来
轴承损耗 P VL /kW 1.235 1.215 1.223 1.270 进行齿轮箱的效率仿真计算。在进口双螺杆挤出机的
油封损耗 P VD /kW 0.041 0.041 0.041 0.041
花键 + 联轴器损耗 P S /kW 0.140 0.164 0.174 0.205 产品中，存在 25° 压力角的应用，而对应齿轮箱的润
总损耗 P V /kW 3.558 3.651 3.735 3.988 滑油量设计相对较小。所以从功率损耗的角度对比不
传动效率 η/% 95.25% 95.54% 95.70% 96.02%
对于四种达到热平衡的工况，记录的试验数据如 同压力角对传动效率的影响。
表 4 所示。由于存在外部冷却器，所以四种工况下的 公式（2）齿轮负载损耗的计算中，摩擦系数和

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