湿式摩擦副滑摩过程温度场分析及实验验证

湿式摩擦副滑摩过程温度场与应力场相互耦合作用,温度场分布受到多种因素影响,其中压力、旋转速度、润滑流量作为湿式摩擦副工作参数对其温度场的影响尤为显著。在理论分析基础上,采用有限元数值模拟分析与实验研究相结合的方法,对摩擦界面温度场时空分布特性进行研究,同时研究界面温度场在摩擦副工作压力、相对转速和润滑流量作用下的变化规律。研究表明:在对偶钢片和摩擦片近外径侧更易出现高温和应力集中区,且对偶钢片相对于摩擦片更易出现温度和应力分布不均匀情况;温度场中高温集中区与应力场中应力集中区相对应,最大温度随着压力增加、相对转速增大、润滑流量减少而显著上升,该结果得到试验结果的验证。     

矿用大尺寸湿式摩擦副瞬态摩擦热特性研究*

矿用重型刮板输送机可控启动装置的核心部件湿式摩擦副在启动过程中,呈现出液体黏性摩擦、粗糙接触摩擦、生热/传热/散热等高度复杂的耦合特征,对瞬态摩擦热特性的研究提出了较大挑战。以矿用大尺寸湿式摩擦副启动过程为研究对象,构建接触界面压力与瞬时热传导模型,基于界面压力的动态变化研究摩擦副瞬态摩擦热特性,揭示非均匀温度场的动态分布规律,分析对偶钢片和摩擦片温度的差异性,并进行试验验证。结果表明：摩擦副瞬态温度场受到接触界面压力、相对转速及对流换热作用的综合影响,径向方向存在明显的温度梯度,呈现不均匀性分布,最大值出现在外径附近,摩擦片最高温度只有对偶钢片的1/2。仿真值与试验值具有较好的吻合性,可准确地预测温度场的动态变化规律,为大尺寸湿式摩擦副瞬态热特性的研究奠定了理论基础。     

湿式摩擦离合器摩擦副热特性分析

为了研究湿式多片离合器摩擦副的发热情况,选取其中一对摩擦副,建立了瞬态及稳态热分析有限元模型,将油槽类型转化为当量圆柱体并建立对流换热模型,计算了对流换热系数,并以此为边界条件,计算不同时间下摩擦片与对偶钢片沿径向和轴向的温度分布。同时,针对不同材料及槽型对摩擦副温度的影响进行分析,并采用SAE#2试验机,测试了不同材料及槽型的摩擦副温度,与理论分析进行了对比,温度变化趋势一致,误差较小。     

摩擦片滑摩过程最大滑摩功率的计算方法

通过数学理论推导,结合试验测试成果,提出摩擦片副滑摩过程最大滑摩功率的计算方法。基于该方法,摩擦片滑摩过程的最大滑摩功率可以仅由摩擦片几何尺寸、物性参数和工况条件计算,无需进行试验测量和数学求极值方法计算。依据最大滑摩功率的计算分析过程,进行摩擦片副径向热场的定性分析。分析结果表明:当摩擦片材料、正压力和转速确定后,摩擦片径向温升随半径线性变化。基于数学推导和MATLAB编程,绘制出摩擦片轴向温升的三维热场图,实现了数据可视化,为摩擦片副温度场的计算分析提供了参考。     

沟槽对湿式离合器摩擦副啮合性能的影响

对表面开设带一定倾斜角度的窄矩形沟槽湿式离合器摩擦副的啮合过程进行了分析.基于已得到实验验证的理论假设,采用微凸体接触模型的威布尔分布,建立基于平均流量模型及威布尔分布的接触因子的摩擦副研究分析模型;推导出摩擦副的流体润滑控制方程,将复杂的啮合过程映射到一维润滑问题下进行求解.讨论了沟槽深度、数量、倾斜角度对啮合性能的影响,结果表明:渗透层厚度越厚,渗透率越高,啮合时间越短,啮合转矩峰值越大;对于3种类型沟槽,三角形沟槽啮合时间最短,圆弧形次之,梯形沟槽啮合时间最长;沟槽倾斜角度越大,啮合转矩越低,啮合时间越短;而沟槽深度对啮合特性影响不明显.     

热电流对摩擦副磨损影响的试验

当摩擦副的组件材料不同且摩擦表面温度较高时,相互作用区就形成热电偶的热接点而产生热电势ε_t.如图1所示。如果此时外部回路闭合,在摩擦副的接触界面上就会有电流流过,我们称之为热电流。人们一般用热电势来估算接触区的平均温度而不太注意     

基于有限单元法湿式离合器摩擦副温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的性能和寿命具有重要影响。针对某款变速箱湿式离合器的工作接合过程,以一档离合器为例,结合热分析和有限元理论分析,对摩擦生热过程中的热传导和热流密度进行分析,确定热传导边界条件和初始条件,并建立湿式摩擦副的温度分布函数,获得不同结合次数温度分布。基于ANSYS瞬态热分析模块,根据摩擦生热原理,建立摩擦副分析模型,获得工作过程中温度分布规律;对不同时间情况下,主、从片的温度分布进行分析;对比分析不同的油槽花纹与从动片尺寸对温度场的影响。对比分析结果可知:油槽花纹与其尺寸的选择对温度场分布影响较大;双圆弧形油槽综合最优;模型分析和理论分析结果的一致性验证分析方法的正确性;通过改变摩擦副材料物理属性、结构尺寸和加载条件来分析其他工况情况,进而得出不同条件下摩擦副温度分布的情况。     

UMT Tribolab试验机CT模块湿式摩擦副界面温度测试方法

湿式离合器是机械传动系统核心部件,热损伤是其主要失效形式,对于摩擦副接触面瞬时温度的测量是研究此类问题的关键.本文针对在旋转滑摩过程中接触面实时温度难以测量的现状,利用在摩擦片径向不同深度布置温度传感器的方法,设计了基于UMT Tribolab摩擦磨损综合试验机的湿式摩擦副试验实时测温系统,提出了温度测试方法与详细实验...     

国外摩擦副磨合过程的研究

摩擦副的磨合过程已有大量研究 ,综述了国外摩擦副磨合过程的研究现状 ,指出了存在的问题及进一步研究的方向。附图 3幅 ,参考文献 3篇     

纸基摩擦材料的压缩性对湿式离合器啮合特性影响

对主动盘下表面有摩擦材料的湿式离合器的啮合过程进行分析。采用Greenwood-Williamson模型,并考虑惯性影响以及摩擦材料受压变形,建立基于Patir-Cheng平均流量模型的研究模型,推导出摩擦副的润滑控制方程,进行求解并分析摩擦材料压缩性对啮合特性的影响。结果表明:考虑摩擦材料压缩性时,由于摩擦材料受压变形,进入混合润滑阶段所需时间变长,整个过程的实际啮合所需时间比不考虑压缩性要长;湿式离合器摩擦副啮合过程中,随着油膜厚度的减小,微凸体作用逐渐变强,流体压力比不考虑摩擦材料压缩性情况下要大。     

基于摩擦功原理的高副滑动磨损的研究

针对现有的摩擦磨损计算公式不能全面反映磨损机理的问题,根据摩擦功原理,推导了基于磨损功的高副滑动磨损计算公式;在考虑刚度变化将引起齿间载荷动态变化的情况下,进行了机车齿轮副磨损的计算仿真分析,计算结果与实际磨损情况相符。研究表明,该公式为滑动摩擦副磨损计算提供了一种原理清晰、使用简便的新方法,为齿轮副与凸轮副等复杂曲面的高副磨损状态评估提供了可靠依据。     

高速干滑动条件下钢/铜摩擦副摩擦磨损表面摩擦热规律研究

利用MMS-1G高温高速销-盘摩擦磨损试验机,以钢/铜摩擦副为研究对象,进行摩擦磨损试验,使用热电偶对摩擦表层进行测温,应用JSM-5610LV型扫描电子显微镜对摩擦表面进行观察,研究在高速干摩擦条件下摩擦热的影响因素及对表面磨损机制的影响。结果表明:摩擦表面的温度随着速度、载荷的增加而增加;在摩擦初期摩擦温度显著增加,摩擦因数快速下降,当达到某一数值后形成一个动态的平衡;随着摩擦温度的升高,磨损机制发生转变,由粘着磨损转变为磨粒磨损和粘着磨损共同作用。     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

离合器摩擦副表面温度对摩擦因数的影响

通过对某型离合器摩擦副的摩擦学小样试验,研究了离合器在结合的滑动摩擦过程中,摩擦面温度对离合器摩擦材料摩擦因数的影响.采用扫描电子显微镜(SEM),分析了样件的摩擦表面形貌,探讨了产生影响的机制,并从摩擦因数角度探讨了微车离合器起步发抖和烧蚀的主要原因.微车离合器摩擦材料摩擦因数随着摩擦面温度先升高,然后趋于稳定,最后再降低,其稳定工作的温度区间为130～220℃;在摩擦面温度较低的工况下,摩擦因数较低,微车起步时,离合器传递的扭矩不足以克服道路阻力,引起微车起步发抖的现象;而在摩擦面温度过高的工况下,离合过程中,摩擦因数较低,传递扭矩效率低,导致离合器滑磨时间过长,引起烧蚀现象.     

以计算法确定静滑动摩擦系数

通过以一定法向压力平面接触的两物体之间的接触柱在静滑动摩擦过程中的物理变化和几何关系，揭示静滑动摩擦的基本原理；建立静滑动的摩擦的计算公式；尝试以计算法确定静滑动摩擦系数。     

端面滑动摩擦副接触界面波段发射率研究

为研究滑动摩擦过程中接触界面波段发射率的变化规律,设计并开展了一系列实验。以端面滑动摩擦副的接触界面为研究对象,在含二硫化钼的脂润滑条件下,开展定载荷、定转速实验,利用热像仪和自制装置测量了不同摩擦时间后的波段发射率,并根据发射率变化规律对红外测温仪测得的接触界面辐射亮温进行了修正。结果表明：测量装置能够较准确地实现摩擦接触界面波段发射率的测量;含有润滑脂和磨屑的接触界面发射率总体上在一定范围内波动,在摩擦过程中,具有先下降后上升的趋势;在稳定摩擦阶段,对辐射亮温的修正精度较高。     

工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响

分析了影响摩擦因数的因素,设计了一套试验方案,在高温摩擦磨损试验机上研究了工况条件对微型汽车离合器摩擦副摩擦因数的影响规律.结果表明:微型汽车离合器摩擦副的摩擦因数随工作载荷和滑动速度的增加先减小,然后逐渐趋于稳定;随着温度的上升,摩擦副的摩擦因数先下降,当温度上升到摩擦片的软化温度时,摩擦因数开始回升,当温度继续上升到摩擦片的分解温度时,摩擦因数又开始下降.     

湿式换挡离合器摩擦片磨损量计算方法的研究

介绍了综合传动湿式换挡离合器的工作原理,通过分析离合器结合分离过程的油压和滑摩转速变化规律,拟合出离合器工作油压与转速的特性方程,建立了离合器摩擦片磨损量计算模型。依据离合器摩擦副磨损试验结果,确定了油压、滑摩转速影响指数与结合次数的关系。利用组建的综合传动湿式换挡离合器磨损量测试试验系统,进行了18 000次离合器换挡试验。试验结果表明,湿式换挡离合器磨损量可以表示为工作油压与滑摩转速的函数。     

油泵用机械密封摩擦副界面热-结构耦合分析

以热-结构耦合数值计算理论为基础,同时施加温度和力载荷边界条件,对处于高速、高压等高参数极端工况热油泵用波纹管机械密封装置摩擦副界面进行了热-结构耦合数值建模与计算分析。研究了密封环摩擦副界面的温度场特点及温度、热应力分布规律,分析了密封环在温度载荷和力载荷耦合作用下密封环的变形情况。结果表明:最高温度产生在摩擦副内径处,最大热变形在摩擦副外径处;动静环配对材料的导热系数越大,产生的最高温度就越小;在摩擦副的外径侧产生的变形有利于形成收敛型间隙。