液粘调速离合器摩擦副热—机耦合分析及结构优化

发布时间：2020-08-25 11:30

【摘要】：液粘调速离合器传动效率高,能实现无级调速,广泛应用在风机、水泵等大型重载机械的软启动以及调速领域。摩擦副是液粘调速离合器的关键部件之一,在调速过程中,摩擦副所在工况复杂,其中微凸体之间的接触摩擦会导致摩擦副温度上升,造成摩擦副结构变形,降低离合器传递效率和使用寿命。因此,对液粘调速离合器摩擦副进行热-机耦合分析和结构优化具有重要的意义,本文研究内容和结论如下:(1)建立了摩擦副三维导热模型,探索了热边界条件中热流密度和对流换热系数的计算模型,研究了摩擦副温度场理论求解过程,结合热机耦合方法,获得了摩擦副应力分布规律。(2)对比分析了摩擦副材料组合和尺寸规格对摩擦副温度场以及应力场的影响规律,结果表明:改变摩擦衬片、基片以及对偶片材料,对摩擦副热机耦合影响较大,最终确定本文后续研究的材料组合:对偶片材料为65Mn,摩擦衬片材料为铜基粉末冶金材料,摩擦基片材料为45钢;适当增加摩擦衬片厚度、提高内外径比值能够改善摩擦副的温升与变形。(3)分析并确定了摩擦片沟槽深度、数量以及角度三个因素的最佳响应范围,利用Design-Expert中Box-Behnken模块,对上述三种因素进行响应面分析,结果表明:沟槽深度、数量以及角度对摩擦片温度以及传递扭矩影响较大,其中,B(角度)影响程度最高,A(数量)次之,C(深度)影响程度最低,并获得了沟槽最佳参数组合:沟槽数量20,角度5.55°,深度为0.5mm。(4)通过实验验证了液粘调速离合器扭矩模拟结果,两者吻合度较好,同时研究了不同边界条件下,油膜的温升规律,研究表明:摩擦副之间的转速差大小对油膜温升影响程度较大,大转速差加剧了摩擦副间的油膜剪切发热,温升较大,而入口流量以及入口压力的变化对油膜温度变化影响程度较低,加大入口流量时,能小幅度降低油膜温度。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH133.4
【图文】：

液粘调速离合器,机械传动,混合摩擦,摩擦副

油膜相互剪切；第二个阶段为混合摩擦阶段，此时摩擦片开始有一部分的微凸峰接触，微凸峰之间相互峰的接触破坏了油膜的连续性，摩擦热不能迅速被润三个阶段为边界摩擦阶段，此时 →0，此时，对偶副之间无相对滑动，可以认为在这个阶段不产生热量生的热量主要来自混合摩擦阶段，摩擦副处于恶劣的象，摩擦副在热应力和机械约束下发生变形，影响离高可靠性的摩擦副是研究离合器中非常重要的环节。耦合及结构优化”的研究，有助于提高离合器的使器概述

微元体,导热模型

图 2.1 微元体导热模型Figure 2.1 Heat conduction model of microelement body选择一微元体，其长宽高分别为 dx、dy、dz，如图从微元体左面、后面以及下面流入，经由微元体后r 定律，流入流出的热流量通过公式（2.1）和（2.2） ( ) = = ( ) = ) = ( ) = ( ) = = ) = ( ) = ( )

摩擦功,计算模型,摩擦副,滑摩功

图 2.2 摩擦功计算模型Figure 2.2 Friction work calculation model模型。摩擦副上任一微元面，其受摩擦力 = ( ) 力的作用下，在时间内走过的距离为： = ( ) 功为： = π = ( ) ( ) 滑摩功全部转化为热量输入到摩擦副上，而的摩擦副接触表面上输入的热量，因此，摩擦 ( ) = π = ( ) ( )

【参考文献】