液粘调速离合器启动稳定性及动力传递机理研究
本文选题：液粘调速离合器 + 软启动 ； 参考：《江苏大学》2015年博士论文
【摘要】：液粘调速离合器是基于牛顿内摩擦定律,利用多组摩擦副间油膜的剪切作用传递扭矩,是一种新型的以流体为工作介质的传动技术,在大功率水泵、风机或带式输送机的软启动方面,具有显著的节能效果。研究表明,液粘调速离合器输出扭矩的波动问题是影响动力传递稳定性的关键因素,而输出扭矩的传递主要涉及摩擦副间油膜的剪切能力和摩擦副本身的微凸体接触特性两方面。本文以液粘调速离合器中摩擦副及其间隙内油膜为研究对象,综合流体力学、传热学、弹塑性力学等多学科理论,采用理论建模、数值计算以及实验验证等方法,分析了若干因素对动力传递过程的影响机理,重点研究了摩擦副受热变形机理及其间隙内复杂的油膜动力学,主要内容如下：基于考虑惯性项的油膜剪切与挤压理论和粗糙表面微凸体接触模型,通过承载力平衡原理和扭矩平衡原理,获得了液粘调速离合器关于油膜厚度和被动片角速度二者的变化率解析解,进而得到了软启动过程中液粘调速离合器输出总扭矩和粘性扭矩的变化过程,最后采用数值计算方法研究了若干因素,包括压力边界条件、面积比分布以及若干材料物理参数、运动参数和结构参数等,对动力传递过程的影响作用。基于多组摩擦副的压力分配关系,推导出软启动过程中关于摩擦剪切热量的热流密度模型,构建了摩擦副的二维和三维瞬态温度场模型,采用有限元理论对摩擦副在软启动过程的瞬态温度场模型进行求解,得到了多组摩擦副的二维和三维温度场分布和单组摩擦副的三维温度场分布,并且分析了惯性项以及其他因素对摩擦副温度场分布的影响程度。基于热弹塑性本构关系和非线性方程的有限元求解方法,以温度场分析结果为载荷,建立了摩擦副的热-结构耦合数学模型,对摩擦副在软启动过程中的热弹塑性变形规律进行研究。重点分析了四种径向位移约束条件,包括摩擦副内、外径均无径向位移约束,对偶片外径和摩擦片内径分别受到径向位移约束,仅对偶片外圈受到径向位移约束和仅摩擦片内圈受到径向位移约束等,对摩擦副变形场和应力场的影响,得到了不同程度的碟形翘曲变形和波浪形翘曲变形两种变形方式。以一组变形摩擦副间隙内的油膜为研究对象,建立了油膜流场的数学模型,得到了关于摩擦副分别发生轴向变形和径向变形后间隙内油膜流场的压力、速度和粘性扭矩等解析解,研究了两种变形量对动力传递过程的影响规律。综合考虑摩擦副的动态弹塑性变形和油膜的粘温特性,对摩擦副发生三种碟形翘曲变形后间隙内油膜的动力学分布进行数值计算研究,分析了恒定入口压力、恒定入口流量、不同入射角和变温界面等四种工况条件对传动性能的影响。设计了专门的液粘调速离合器测试实验台,分别对平行摩擦副和变形摩擦副等间隙内油膜的动力传递性能进行测试,分析了不同工况(包括入口流量、油膜厚度、入口油温和主被动片转速差等)和不同摩擦副结构时摩擦片表面的温度场变化规律,同时对间隙内若干位置的油膜温度和压力等参数进行了实验验证研究,详细分析了轴向变形量和径向变形量对流体传动稳定性的影响。结果表明,实验数据所反映出的动力传递规律间接印证了前面的分析结果。
[Abstract]:Based on Newton ' s law of internal friction , the liquid - viscous speed - regulating clutch is based on Newton ' s law of internal friction . The influence of constant inlet pressure , constant inlet flow , different angle of incidence and temperature changing interface on the transmission performance is analyzed . The dynamic transmission performance of the oil film in the clearance of parallel friction pair and deformation friction pair is tested . The influence of different working conditions ( including inlet flow rate , oil film thickness , inlet oil temperature , main passive sheet speed difference ) and the surface temperature field of friction plate is analyzed . The influence of axial deformation amount and radial deformation amount on fluid transmission stability is analyzed in detail . The results show that the power transmission law reflected by experimental data indirectly prints the previous analysis results .
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133.4
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，本文编号：1810878
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