不同接触摩擦条件下超越弹簧离合器接合特性分析

运用有限元和动力学分析方法分析了新开发的大功率高速弹簧离合器在不同摩擦系数下的接合动态特性;在Abaqus平台上建立了由弹簧和输入输出壳体组成的弹簧离合器三维有限元模型,分析得到了不同摩擦系数下离合器的响应时间、接合时间、弹簧内外圈的Mises应力、径向位移。结果表明,设计的变截面弹簧离合器响应速度快,弹簧稳态接合后的Mises应力分布较均匀,且弹簧中部圈还未完全与壳体内壁接触,离合器承载能力还有一定裕度。此外,弹簧与壳体间摩擦系数对离合器接合时间、响应时间影响不大,对弹簧Mises应力有影响,对弹簧的径向位移影响明显。     

输入转速和输出扭矩波动下的弹簧离合器接合与滑移特性分析

弹簧离合器安装于直升机主减速器输入轴,受到发动机和减速器转速、扭矩的扰动激励。为查明弹簧离合器在输入输出轴扰动下的传扭能力及接触时变特性,建立了弹簧离合器的有限元动力学模型,并结合温差法实现了弹簧/壳体、弹簧/芯轴间预紧配合的模拟,由此分析了弹簧离合器接合传扭过程中跟随特性、接触压力、轴向和切向滑移量的时变规律。结果表明:发动机5%输入转速波动与无转速波动相比,输入输出壳体平均转速差增大2.87倍,平均压应力增加19.3%;5%输出扭矩波动与无扭矩波动相比,输入输出壳体平均转速差增大2.16倍,平均压应力增加61.3%。此外,弹簧输入端切向滑移大于输出端,弹簧中部轴向滑移最大,转速波动对离合器输出端的切向滑移影响显著。     

芯轴对弹簧不同预扩张量条件下弹簧离合器接合特性分析

芯轴对弹簧的预扩张量直接影响弹簧离合器的动静态性能,在建立弹簧离合器动力学有限元模型基础上,分析了芯轴对弹簧的不同预扩张量条件下的动态接合特性,得到了不同预扩张量下离合器的响应时间、接合时间以及弹簧径向位移、内圈Mises应力和压应力。结果表明,无预扩张量时,离合器弹簧与壳体不能稳定接合,导致工作失效;在具备稳定接合的条件下,预扩张量对离合器接合时间、响应时间的影响在毫秒级。增大预扩张量,弹簧径向位移增大,弹簧沿长度方向平均压应力下降、压应力分布更均匀。     

变截面超越弹簧离合器结合过程动力学特性分析

分析了超越弹簧离合器的工作原理,揭示了变截面弹簧离合器结合过程运动与动力学特性为。在建立超越弹簧离合器有限元模型及加载边界条件基础上,分析了离合器结合过程中弹簧扩张及各圈应力变化规律。得到了弹簧/壳体接触力分布特征和离合器结合时间、输出壳体与输入壳体速度跟随特性,以弹簧在非稳态—稳态过程中径向各点Mises应力和弹簧内外圈应力变化规律。论文研究为离合器结构、参数设计和故障分析提供了依据。     

变截面弹簧设计及其刚度特性分析

根据超越弹簧离合器高速化,轻质化的应用需求,在弹簧扭矩变化规律分析基础上,基于等强度原理,得到了弹簧截面的变化规律和弹簧螺旋线方程。应用MATLAB和Pro/E建立了变截面弹簧的三维数值模型。采用有限元方法,对弹簧离合器在传递过程的应力和弹簧的径向、轴向、扭转刚度特性进行了分析。结果表明:设计的变截面弹簧在传递扭矩过程中,应力均匀,变截面弹簧达到了轻质、等寿命的设计要求;弹簧的径向刚度呈非线性,而扭矩刚度和轴向刚度呈线性。     

关键结构参数对弹簧离合器传扭性能影响分析

弹簧离合器具有结构简单、传递功率密度大的特点,但目前对其传扭失效特征尚不明晰。采用有限元数值计算方法,建立了2000 kW弹簧离合器模型;重点研究了弹簧离合器的变截面弹簧间隙及其激发圈厚度等关键结构参数对离合器传扭性能的影响;分析了不同结构参数下弹簧内外圈应力以及弹簧离合器的传扭失效特征;实验测试了弹簧激发圈厚度较小时离合器传扭性能,验证了其打滑失效特征。研究表明:较大的弹簧间隙会降低弹簧离合器传递扭矩能力,导致其打滑失效;适当减小弹簧间隙,可提高传递扭矩能力,使应力分布更合理;减小弹簧激发圈厚度,激发扭矩减小,易导致弹簧离合器打滑。弹簧离合器传扭性能的研究,为弹簧离合器的优化设计提供了依据。     

直升机传动系统弹簧离合器扭矩传递性能有限元仿真

弹簧离合器是直升机传动系统的关键构件,查明其极限扭矩传递能力和失效形式可为其设计提供必要依据。针对离合器极限扭矩传递能力和失效的实验研究成本高、周期长等问题,采用多体接触有限元分析方法,建立了弹簧离合器有限元力学模型,对不同界面摩擦、加载方式和转速条件下的离合器极限扭矩、失效形式进行了仿真分析。结果表明:适当增大界面摩擦能降低弹簧最大应力、改善应力分布,提高离合器极限传递扭矩。较低的界面摩擦导致弹簧离合器打滑和塑性变形失效,界面摩擦达到激发需求后离合器在超过极限扭矩条件下将发生打滑失效。     

弹簧激发段的预压缩量对离合器接合性能的影响

弹簧离合器是通过弹簧两端激发圈在壳体内预压缩产生摩擦力矩实现自激的,弹簧两端激发圈预压缩量的大小直接影响离合器的结合性能及使用寿命。运用有限元方法建立了弹簧离合器动力学模型,求解了不同端部预紧量下高速弹簧离合器输出壳体与输入壳体速度的同步性,以及弹簧的Mises应力和径向位移,由此得到了弹簧离合器自激接合的弹簧预压缩量条件,并与解析求解得到的离合器临界预压缩量进行了对比。此外,有限元分析结果表明,稳态接合后弹簧的应力分布呈M型,弹簧的过渡线圈段应力出现峰值,而中间端应力分布均匀。该分析可为弹簧离合器的优化设计提供依据。     

超越弹簧离合器的摩擦磨损特性分析

超越弹簧离合器可用于高速直升机传动系统,具有简单、可靠、质轻的特点。离合器依靠弹簧和输入、输出壳体的摩擦来传递扭矩,在正向传递动力过程中要满足的自锁条件下,分析了超越弹簧离合器接触条件下的最小摩擦系数,同时研究了弹簧离合器用材料4Cr5Mo Si V钢的摩擦系数随表面粗糙度的变化规律,结果表明摩擦系数随着表面粗糙度的增加,先减小后增大,Ra存在一最佳值,在此Ra值下,摩擦系数最小;由于在反向超越过程中,磨损是超越离合器一直存在的问题,基于Archard磨损计算模型,利用组合磨损计算方法,得出了超越弹簧离合器的磨损寿命。     

弧形螺旋弹簧动态负载特性仿真分析研究

通过建立单节弹簧单元受力模型,分析了长弧形螺旋弹簧在加载和卸载工况下的扭矩负载特性及影响因素。研究表明:弹簧在工作时处于非均匀压缩状态,具有非线性动态迟滞,且发动机转速及摩擦因数越大,迟滞效应越大。在此基础上,仿真计算了双质量飞轮与传统离合器从动盘式扭转减振器的动态响应,仿真结果表明:双质量飞轮可大幅度降低变速箱输入轴振动响应,从而降低传动系统的振动噪声。     

PCE超越离合器弹簧的磨损及疲劳寿命分析

PCE超越离合器的弹簧运动、受载复杂,其寿命直接影响离合器的可靠性。文中采用动力学仿真方法对离合器接合及稳定传动阶段弹簧与楔块的相对速度进行了分析,基于Archard磨损模型计算获得了离合器接合瞬态与稳定传动两种状态下弹簧磨损断裂的时间。通过有限元方法分析了离合器接合状态下弹簧应力,采用Manson-Coffin模型对弹簧疲劳寿命进行了预测。研究结果表明:弹簧最大应力出现在弹簧与楔块侧槽接触处;弹簧疲劳裂纹产生寿命长于磨损断裂寿命,即弹簧的寿命取决于磨损。文中研究可为PCE离合器中弹簧的设计提供依据。     

单向离合器轴承的工作原理及应用

单向离合器轴承单元一般以球轴承和楔块式单向离合器组成 ,由球轴承承受径向力 ,楔块承受扭矩 ,组合起来实现单向旋转、摆动分度及正逆和超越的功能 ,由于其具有结构紧凑、楔紧可靠及传递扭矩大等优点 ,可满足主机功能化、部件化及小装配空间的需要 ,已在国民经济的各个领域得到广泛的应用。1　传递扭矩的原理我所在吸收国外先进技术的基础上自行开发了单向离合器轴承系列产品 ,其工作原理如图 1所示。异型楔块均匀地分配在保持架圆周上 ,在带状弹簧力的作用下 ,使异型楔块始终保持与内外圈接触。因异型楔块的最大高度大于外圈内径和内圈外…     

离合器配对摩擦副径向温度梯度对接触比压的影响

针对离合器滑摩过程中摩擦副元件温度场和应力场分布,建立摩擦热流密度与真实接触面积的动态滑摩过程分析模型,通过动态测温和静态比压试验验证了理论模型对接触比压分布研究的适用性。引入了摩擦副元件动态滑摩热弹形变系数Kα、静态不均匀接触系数Kδ和离合器接触比压扰动系数K。K值为接触比压最大值与名义平均接触比压之比,K值越大,配对摩擦副接触界面比压扰动越大,表明配对摩擦副接触特性越差,真实接触面积越小,离合器越可能出现局部高压与高温区。理论分析与试验结果表明:所研究的铜基粉末冶金摩擦材料与65Mn对偶钢片组成的配对摩擦副:在低、中摩擦热流密度时,真实接触面积为名义接触面积的40%~60%;高摩擦热流密度时,真实接触面积约为名义接触面积20%~40%;当达到或超过临界摩擦热流密度时,配对摩擦副真实接触面积仅为名义接触面积的10%~15%。     

湿式双离合器的摩擦参数估计

湿式双离合器扭矩的精准传递对其换挡品质具有重要影响,但离合器的摩擦特性受材料间的相互作用及油液的热降解等因素影响而变化,进而影响传递扭矩的精度,本文提出了一种在线估计离合器摩擦参数的方法.首先设计了自适应扭矩观测器,该观测器可通过车辆已有的传感器估计出离合器换挡时的传递扭矩;其次将离合器结合阶段分为流体动力润滑阶段、部分润滑阶段和机械接触阶段,并基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘方法估计出了相应的系数;最后利用Stribeck摩擦模型对所估计出的参数进行计算得到了离合器接合时的实时动态摩擦因数模型,为湿式双离合器在线故障诊断及传递扭矩的精准控制提供了基础.     

湿式双离合器的摩擦参数估计

湿式双离合器扭矩的精准传递对其换挡品质具有重要影响,但离合器的摩擦特性受材料间的相互作用及油液的热降解等因素影响而变化,进而影响传递扭矩的精度,本文提出了一种在线估计离合器摩擦参数的方法.首先设计了自适应扭矩观测器,该观测器可通过车辆已有的传感器估计出离合器换挡时的传递扭矩;其次将离合器结合阶段分为流体动力润滑阶段、部分润滑阶段和机械接触阶段,并基于Stribeck摩擦模型建立了湿式离合器摩擦因数模型,利用递推最小二乘方法估计出了相应的系数;最后利用Stribeck摩擦模型对所估计出的参数进行计算得到了离合器接合时的实时动态摩擦因数模型,为湿式双离合器在线故障诊断及传递扭矩的精准控制提供了基础.     

小型扭矩回差式两挡自动变速器

为了提高微型耕耘机等小型农业机械的自动化水平和操作舒适性,提出了一种根据作业阻力自动换挡的两挡自动变速器结构。换挡机构由摩擦离合器、超越离合器、端面凸轮和弹簧组成,无需电控和液压机构。采用扭矩式单参数回差换挡规律,降挡扭矩通过弹簧预压力进行调节,换挡回差主要由端面凸轮角度决定。换挡过程中动力不中断,离合器的接合压力保持恒定并传递稳定的扭矩,通过滑摩来逐渐达到转速同步,有利于降低换挡冲击。原理样机验证了变速器的自动换挡功能和换挡稳定性。     

超越离合器的对数螺旋楔合面

<正>滚柱式超越离合器是靠主、从部分的相对运动的速度变化能自动楔合或脱开,具有对数螺旋面的滚柱式超越离合器与平面或偏心圆弧面的离合器相比有结构紧凑、传递单向扭矩大、使用寿命长和工作性能稳定等优点,这种离合器是与轴承组合在一起、可以使离合器的内圈和星轮处在正确的相互位置.1 结构超越高合器附加一个特轻系列向心球轴承,轴承的外圈宽度减小,内圈加宽与离合器共用一个内圈减小结构尺寸,增加内圈与轴的接触面积有利于传递扭矩.结构如图1所示,由星轮、滚柱、内圈、弹簧、保持架(1)、密封圈、外圈、钢球和保持架(2)组成.     

履带式推土机转向制动装置调整方法

<正>山推TY320型履带式推土机作业工况恶劣,转向、制动系统操作频繁,容易因磨损发生故障,此类故障可通过适当调整予以排除。1.调整转向离合器摩擦片间隙在转向离合器使用过程中,常因其摩擦片磨损、分离机构锁紧螺母松动及压紧弹簧弹性降低造成离合器打滑,无法正常传递动力,导致转向困难甚至失灵。此时需要对转向离合器摩擦片间隙进行调整,方可使其恢复正常工作。具体方法如下:打开转向离合器壳体上的检视盖,松开转向离合器分离机构端部球面螺栓外面的锁紧螺母,使转向离合器分离叉放松,转向离合器的摩擦     

牙嵌式离合器的自锁条件

牙嵌式离合器是靠主动端与从动端上对应的尖齿咬合后传递扭矩的,它的齿形如图1齿形放大图所示,离合器不工作时尖齿分开。当离合器传递扭矩时,咬合着的齿面产生轴向分力,欲使离合器脱开。目前使用的牙嵌式电磁离合器是利用电磁力抵消被使离合器脱开的轴向分力和弹簧力,使其在工作时牢固的咬合。我们知道离合器上轴向分力的大小不仅与传递的扭矩大小有关,而且与齿形角、摩擦系数、传动轴的直径、离合器尖齿处的直径等参数有关。上述参数如果取得适当,则离合器能达到自锁,不会因传递的扭矩增大而脱开。 离合器的自锁条件推导如下: 当离合器传递…     

分离式扭矩控制器

分离式扭矩控制器是在机械正常运转时,使主动端和从动端成为一体而旋转,遇到过载时使主动端和从动端分离,扭矩不再传送。下面介绍两种分离式扭矩控制器。 一、扭矩敏感装置 原理、构造如图1所示。其传动健介于两端的弹簧导块之间,由扭矩弹簧的压缩力而保持其位置。工作扭矩由扭矩弹簧的压缩力决定。 当负载超过预调工作扭矩时,传动键通过弹簧导块压缩弹簧,传动键倾斜、脱离壳体上的槽,输入端和输出端脱开。传动键可在壳体内滑动。过载消除后,传动键回到壳体槽内,按预调扭矩重新传递转矩。 扭矩敏感装置的主要特征是:传递的工作扭矩精度高;结…