液体粘性调速离合器工作机理研究与模糊控制器试制

发布时间：2020-06-11 03:57

【摘要】：液体粘性调速离合器是利用多个摩擦圆盘间的油膜剪切力来传递动力,并通过改变油膜厚度实行无级调速。本文主要从其工作机理的解析入手,分析液体粘性调速离合器的工作机理与输出特性,讨论了影响粘性离合器的各种因数,同时采用模糊技术,探讨实现模糊控制的可行性,以及对模糊控制器的研制作了尝试。鉴于近年来工程中广泛采用聚α-稀烃型、聚酯型等合成油作润滑剂;在调速范围内,液体粘性调速离合器中的摩擦副往往工作在流体润滑、混合润滑、边界润滑直到直接接触的工况;基于这些特点,笔者采用了幂律型非牛顿流体模型、Patir-Cheng的平均流量模型、GT两粗糙平面接触模型构建了粘性调速离合器摩擦副工作机理的研究模型,同时计入了油膜的惯性与热效应影响。文章详细地叙述与推导了适应粘性调速离合器摩擦副工作机理的雷诺方程、摩擦副之间的流体平均能量方程、摩擦副表面微凸体接触的压力方程、和固体传热方程。在流体润滑、流体混合润滑状态下,进行了的数值计算,对粘性调速离合器的摩擦副材料、沟槽形状、表面粗糙度、热效应等对传递转矩、平均推进压力、输出转速、以及膜厚比的影响进行了讨论分析。本文指出了被动盘表面开设沟槽不但可以形成动力润滑,而且更重要的是可以对摩擦副表面起冷却作用:不同沟槽形状对工作机理的影响不大。但沟槽数量与沟槽角度会对工作特性有一定的影响;对于粘性调速离合器而言,其摩擦副的热效应主要有于相对转速所致,相对转速越大,则热效应越显著;流体惯性效应通常不显著,只有当摩擦盘半径较大且绝对转速高于1500转/分时,才需考虑。本文还揭示了摩擦副工作时所涉及的输出转速、传递转矩、平均推进压力以及摩擦副间隙等参数之间的相互关系。所有这些将对粘性调速离合器的设计有着指导意义。基于工作机理的分析,根据粘性调速离合器的运行特性,作者建立了动态分析模型,首先采用了近似线性控制理论对其进行了定量分析与仿真,讨论了调速稳定性的基本要素。当粘性调速离合器工作在动力润滑区域,系统是稳定的,但进入混合润滑状态时,系统工作处于不稳定状态,需要采用反馈闭环系统来实现稳定控制。考虑到粘性调速离合器属于非线性系统,很难用数学方程组来描述其系统状态特性,所以尝试用模糊控制技术来实现调速控制。文章主要从实际应用的角度阐述了模糊控制技术的基本方法,对模糊控制技术在粘性调速离合器上的应用进行了讨论,建立了模糊控制的研究模型,构建了模糊变量、控制规则控制表,并对其完成了控制仿真,证实了实现模糊控制的可行性。本文还根据现有的技术与硬件条件,叙述了模糊控制器研制以及试验过程。这些分析与试验为未来控制器设计提供了依据。
【图文】：

液体粘性调速离合器,调速离合器

第1章引言粘性调速离合器简介液体粘性调速离合器(图1一1)，简称粘性调速离合器，亦称奥美伽离合器，是一种利用液体粘性和油膜剪切作用无级可控研制成功的高新技术节能产品，它可广泛应用于需要无级调速的各种场合，并且特别适用于人功率风机水泵的调速一，ll’能，是此领域的一个最佳选择。图1一l液体粘性调速离合器的结构简图当不考虑轴承和密封等的摩擦损失时，液体粘性调速离合器输入转矩等于输出转矩，输出转速可以从异步到同步无级可调。所以J”泛用于重载L况卜实行“软启动”，既可控制地逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动。“软启动”不仅能够大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击，延长关键零部件的使用寿命

液体粘性调速离合器,齿轮组

“十五”期间，农业发展的集约化、城市基础设施建设都会有巨人的发展。以上各产业的发展规划均隐含了风机与水泵的大市场，也间接的反映了液体粘性调速离合器应用的市场潜力。液体粘性调速离合器与齿轮组合可以成为高效的传动装置(图2)。液体粘性调速离合器_L作在啮合与分离工作状态可用作联轴器，它是四轮驱动汽车的土要部件。将液体粘性调速离合器的被动轴固定，或将被动摩擦片与固定的壳体相连，则就改造成了“液体粘性制动器”，由于制动器依靠转速差和油膜厚度的变化来获得所需的制动转矩，因此其最大的优点是制动平稳，制动转矩可控，寿命长。①齿轮减速箱②输出轴③轴承④密封环⑤齿轮⑥静摩擦片⑦动摩擦片⑧润滑油管道⑨速度传感器⑩推力油缸。热传感器图2液体粘性调速离合器与齿轮组合结构液体粘性调速离合器是属于液体粘性传动的一种，它是利用液体的粘性及油膜剪切来传递动力的.其基本原理是牛顿内摩擦定律:两平行的平板间充满粘性的液体，形成一定的油膜厚度。当两平板作相对运动时，其间的平板受到剪切作用，动力由主动摩擦盘传向从动摩擦盘。油膜所传递的切应力大小与液体的动力粘度成正比，与两平盘的相对速度成正比，与油膜厚度成反比。液体粘性调速离合器通过调节油膜厚度来改变所传递动力的大小
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH133.4

【引证文献】