湿式摩擦离合器热流耦合动态仿真及带排转矩预测

发布时间：2017-09-20 08:21

  本文关键词：湿式摩擦离合器热流耦合动态仿真及带排转矩预测

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【摘要】：大型船用倒顺离合型齿轮箱中湿式多片摩擦离合器一般成对安装，当一个处于接排状态时，另一个处于脱排状态。研究发现，，离合器过热不仅可能出现在接排过程中，脱排状态下也可能因摩擦片滑摩或润滑油剪切导致离合器过热，并产生较大的带排转矩，造成能量损失。因此，开展脱排状态下离合器分片过程模拟及带排转矩预测，对解决离合器过热问题，提高离合器效率具有重要的理论意义及工程应用价值。 本文课题来源于重庆大学机械传动国家重点实验室自主研究课题。针对脱排状态下空转时的湿式多片摩擦离合器，进行流场动态模拟及带排转矩预测，主要研究工作如下： ①在ANSYS/CFX软件中，建立了离合器润滑油流场的参数化有限元模型，结合离合器片瞬态运动方程，采用动网格技术对离合器流场仿真，研究了离合器分片过程流场动态特性及分片弹簧对分片状态的影响，得出分片弹簧有利于油层厚度的均匀分布。 ②以流场仿真分析所得的实际油路模型为研究对象，结合油层剪切发热原理，采用热流耦合分析方法，计算离合器润滑油温度场，得出油温随空转速度的升高而升高，随流量的增加而降低。 ③建立了含径向油槽的片间润滑油层流体动力学模型，基于牛顿内摩擦原理，仿真分析了离合器的带排转矩。结果表明摩擦片上的油槽使带排转矩减小，且随空转速度的升高而增大，随温度的增加而减小。 ④以离合器片及片间流体为研究对象，结合计算流体动力学、传热学及结构热弹变形理论，采用热流固耦合分析方法，计算了离合器空转过程中摩擦副的流场、温度场、应力场及位移场，得出油压随油层厚度增加先减小后增大，温度、应力和位移均随油层厚度增加而减小，随转速增大而增大。
【关键词】：离合器 流场仿真 计算流体动力学 带排转矩 热流固耦合
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题的研究意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 流场动态仿真研究现状概述9-10
• 1.2.2 离合器空转带排转矩预测方面概述10-11
• 1.2.3 湿式摩擦离合器发热问题研究概述11-12
• 1.3 课题的主要研究内容12-14
• 2 离合器分片过程动态仿真14-32
• 2.1 引言14
• 2.2 计算流体动力学理论14-19
• 2.2.1 计算流体动力学基本控制方程14-17
• 2.2.2 湍流模型动力学控制方程17-19
• 2.2.3 壁面函数法19
• 2.3 离合器油路结构及相关参数19-21
• 2.4 离合器片受力及运动分析21-22
• 2.5 离合器润滑油流场动态仿真22-30
• 2.5.1 离合器油路有限元模型22-23
• 2.5.2 油路流场分析结果23-30
• 2.6 本章小结30-32
• 3 离合器油路流场的热流耦合分析32-42
• 3.1 引言32
• 3.2 能量守恒方程32-34
• 3.3 离合器油路的热流耦合分析34-37
• 3.3.1 热流耦合边界条件34-35
• 3.3.2 离合器油路热流耦合分析结果35-37
• 3.4 使用工况对润滑油温度的影响37-41
• 3.4.1 主动轴转速对润滑油温度的影响37-39
• 3.4.2 入口流量对润滑油温度的影响39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 离合器脱排空转时的带排转矩预测42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 带排转矩理论分析42-45
• 4.2.1 带排转矩传统计算公式42-43
• 4.2.2 带排转矩新计算模型43-45
• 4.3 不同摩擦片表面下带排转矩分析45-50
• 4.3.1 考虑摩擦片油槽45-47
• 4.3.2 不考虑摩擦片油槽47-50
• 4.5 本章小结50-52
• 5 离合器脱排空转过程中的热流固耦合分析52-64
• 5.1 引言52
• 5.2 热流固耦合控制方程52-54
• 5.3 空转状态下热流固耦合分析54-59
• 5.3.1 分析模型的建立54-56
• 5.3.2 耦合结果分析56-59
• 5.4 热流固耦合影响因素分析59-63
• 5.4.1 油层厚度对摩擦副特性的影响59-61
• 5.4.2 主动轴转速对摩擦副特性的影响61-63
• 5.5 本章小结63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-66
• 致谢66-68
• 参考文献68-72
• 附录72
• 作者在攻读学位期间参与的科研项目72

【参考文献】

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本文编号：886963