基于Abaqus的干气密封摩擦振动瞬时动态分析

为探讨干气密封环启停阶段干摩擦引起的摩擦振动对密封寿命的影响,建立双端面干气密封简化模型并进行结构网格划分,利用有限元软件Abaqus对低速下干气密封系统进行摩擦振动瞬态分析,探讨槽及槽深、静环材料及摩擦因数、不同槽形对摩擦振动的影响。结果表明:干气密封动环槽深对摩擦振动的影响不大;同一密封压力下,动环带有槽的摩擦副振动幅度要明显大于无槽情况;"硬对硬"材料的密封环配对优于"软硬"配对;相同工况下,T型槽动环的摩擦副较经典螺旋槽摩擦副表现出更好的摩擦性能。     

湿式制动轴对称摩擦生热与摩擦因数/热磨损特性分析

多片式湿式摩擦制动器工作中产生大量的摩擦热,引起摩擦工作表面产生局部高温、表面氧化和材料系数变化。其中热疲劳磨损和热摩擦因数两者的变化对制动稳定性的影响非常重要,通过建立基于"轴对称"梯度变化的摩擦热流及对流换热热传导数学模型和摩擦因数及热磨损与相关参数响应特性函数模型,分析了摩擦副的瞬态温度、制动时间与摩擦因数、热磨损量、热磨损率之间的对应分布。分析结果表明:温度、时间的变化对摩擦因数、热磨损有很大的影响,通过控制温度、时间可以改变摩擦副材料的摩擦因数、热磨损量,从而在紧急制动、持续制动过程能够减少事故的发生率,同时在研究新材料的摩擦特性及磨损相关性提供了一定的理论依据。     

湿式双离合器摩擦副瞬态温度场特性仿真

针对湿式双离合器摩擦副热失效问题,以对偶钢片为研究对象,开展了离合器摩擦副瞬态温度场特性的仿真研究。依据摩擦副热学模型,计算片间热流密度及对流换热系数。建立对偶钢片有限元模型,以片间热流分配、摩擦副热传导及对流换热为基础建立边界条件,利用ANSYS进行有限元仿真,研究了起步工况以及不同运行参数下对偶钢片瞬态温度场分布。研究结果表明:滑摩过程中钢片上各点的温度随径向距离增加而上升,高温部分集中于外半径处,但在最大半径处有所下降。     

液黏摩擦副马鞍形屈曲变形接触及温度场分布特性研究

马鞍形屈曲变形是液黏离合器摩擦副最主要的热屈曲变形方式。为获取变形摩擦副的接触特性及温度场分布规律,基于椭球体赫兹点接触理论与屈曲变形规律,建立了摩擦副接触变形等效模型,获得了软启动工况下变形摩擦副接触应力的分布与变化规律;提出了考虑接触应力分布时变特性及对流换热条件的二维瞬态温度场计算模型,对摩擦副滑摩过程表面温升及温度场进行了仿真分析。结果表明,软启动过程中,摩擦副由局部接触发展为完全接触,接触区由弯曲椭圆形对称分布于摩擦副两侧发展至完全覆盖,应力大小由接触中心向四周呈椭圆形梯度下降;受接触应力影响,滑摩温度场同样按照从高温中心向四周呈椭圆形梯度下降的方式分布,但对流换热条件的差异导致高温中心相对于接触中心向对偶钢片外侧偏移,使得外径一侧整体温度更高。研究结果为后续液黏摩擦副热机耦合特性与转矩热失稳方面的研究提供了理论基础。     

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。     

考虑摩擦副接触应力场和冷却流场的湿式离合器温度场分析

温度对湿式离合器摩擦副的摩擦特性和热失效具有重要影响。为了获取湿式离合器温度场的分布规律,建立摩擦副接触应力分布有限元模型和摩擦片沟槽内冷却流场数值计算模型,获得了摩擦副接触应力随离合器接合油压的变化规律和冷却流场对流换热随离合器转速的变化规律。在此基础上,提出考虑离合器摩擦副接触应力分布时变特性和冷却流场分布时变特性的离合器温度场数值计算模型。将所建温度场模型的仿真结果与试验结果作对比,验证了所建温度场模型的正确性。通过计算获得了湿式离合器接合过程中不同钢片在半径和厚度方向的温度分布规律,揭示了摩擦副接触应力场和摩擦片沟槽内冷却流场对离合器温度场的影响规律。结果表明,在离合器摩擦副半径方向上,摩擦副的温度分布规律与接触应力分布规律相一致。而摩擦片沟槽内冷却流场的对流换热主要影响离合器同步阶段的温度分布。     

油槽结构影响湿式制动器摩擦盘流体换热分析

湿式制动器制动过程中摩擦盘温度过高易发生热弹性变形现象,从而影响制动性能,研究不同油槽结构型式对湿式制动器摩擦盘流体换热影响,提高摩擦盘使用寿命具有重要意义。建立径向槽摩擦盘、倾斜槽摩擦盘、连通槽摩擦盘和方格槽摩擦盘4种不同油槽结构摩擦盘模型,利用Fluent软件仿真计算得到各摩擦盘在不同进口速度下流体特性和对流换热特性,确定径向槽对油液扰流作用最小,冷却效果好,方格槽油液利用率高,对流换热效果较优,而进口速度对连通槽流体换热效果影响最明显。研究结果可为湿式制动器摩擦盘油槽结构设计提供参考。     

气体压缩机高聚物摩擦部件的温升研究

基于有限差分法，研究分析了无油润滑压缩机用高聚物基复合材料摩擦部件因摩擦生热产生的温升问题，提出了一种新的对流换热系数计算方法，模型预测值和有关文献给出的实验结果吻合较好；在高速摩擦或温度急剧变化条件下采用抛物线导热模型和双曲型导热模型对一维非稳态温度场进行了比较研究，认为对高聚物运动部件来讲采用前种传统模型预测其温升或温度场完全可以满足工程实际要求。     

基于微元法的高速制动盘瞬态温度场仿真分析

高速列车制动时,制动盘摩擦表面的温度场直接影响制动盘表面磨损、相变、热裂纹及其使用寿命。以某型高速列车基础制动装置现役锻钢制动盘为研究对象,建立热载荷模型:考虑制动闸片几何形状和分布对热流密度的影响,建立了基于微元法的摩擦面热流密度计算模型;由于热辐射计算的非线性求解特性,将热辐射系数折算成等效对流换热系数,建立了对流换热模型与辐射换热模型相结合的综合换热模型。考虑到制动盘面和散热筋几何截面的突变性,建立了由盘面和散热筋六面体网格与接触部位过渡网格构成的制动盘热分析有限元模型。对高速列车在200km/h速度下紧急制动时制动盘瞬态温度场进行仿真分析。得到制动盘温度分布规律和温度变化曲线,为制动盘选材及结构优化提供相应理论参考。     

无纬带绑扎机带式制动器摩擦热效应分析

根据无纬带绑扎机带式制动器的摩擦力学与热力学模型,进行了制动器稳态与瞬态热效应分析,确定了摩擦热与摩擦功率之间的关系.探讨了摩擦热量在摩擦副材料中的分配状况,研究并得到了摩擦副平衡温度和摩擦副可长期连续工作的条件.建立了基于ANSYS的制动器热效应分析模型,得到不同时间摩擦副温度场分布状况和温度随时间变化的状况.     

液黏调速离合器摩擦副热-结构耦合分析

根据热传导理论,结合热流密度,考虑摩擦片上沟槽的对流换热作用,建立了液黏调速离合器摩擦副的理论模型。根据离合器实际工况,对摩擦副边界摩擦阶段进行数值分析,研究摩擦副不同材料组合下的温度与变形差异。研究结果表明,摩擦副温度场被沟槽分成了不同温度梯度的椭圆块,高温集中在靠近外径处;相同工况下,对偶片材料为30Cr Mn Si A时温度和变形量最大。摩擦副内外径发生了沿z轴正向和负向位移,整个摩擦副产生碟形翘曲现象。在对偶片外径约束情况下,仅30Cr Mn Si A未发生塑性变形。这对液黏传动机理和摩擦副主动设计具有指导意义。     

制动器摩擦热效应分析

以现代摩擦理论为基础,依据试验结果定性地分析了制动器摩擦副摩擦热的产生扩散及对摩擦副性能的影响，不同对偶摩擦副其“热影响表面层”摩擦性能的变化以及＂热分解温度＂的重要意义。制动器在长时制动或重复制动工况下，摩擦温度不断升高,在摩擦材料浅表层积聚高的热量从而引起摩擦材料摩擦性能的变化。不同对偶摩擦副摩擦因数随温度的变化规律有所不同,但温升高于“热分解温度”后，摩擦因数均显著下降，因此了解摩擦材料热分解温度是制动器设计和运行的关键所在。     

湿式摩擦离合器摩擦片的热力耦合分析

在湿式摩擦离合器动力学研究的基础上,采用摩擦功率法对离合器接合过程的热流密度进行了计算。并讨论了摩擦片的对流换热问题,运用有限元技术建立摩擦片模型,对其温度场和应力场耦合情况进行了分析。研究结果表明,摩擦片径向温度随着半径逐渐增大,厚度方向温度升高主要位于摩擦片表面区域。摩擦片外圈区域出现周向拉应力,内圈区域为周向压应力;而摩擦表面出现径向压应力,摩擦片内部出现径向拉应力。该结论为摩擦离合器热失效分析提供了一定的理论基础。     

高速滑滚接触条件下摩擦副的热分析

高速旋转摩擦副生热加剧会引起零部件的工作温度异常升高,严重时会导致摩擦副表面润滑失效、摩擦副胶合甚至咬死,严重威胁系统的正常运行。针对摩擦生热问题,建立高速滑滚摩擦副的表面温升计算模型:分别利用接触理论和传热学分析两滚子摩擦副的接触特性和摩擦生热,将结果作为边界条件施加到接触摩擦副的有限元模型中,得到摩擦副的表面温升及沿深度方向温度变化情况。通过与高速台架试验中获得的摩擦副表面温度进行比较,表明了高速滑滚摩擦生热模型正确,为分析摩擦副表面热失效行为提供了理论基础。     

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。     

滑动干摩擦的热机理浅析

分析了在高速滑动干摩擦过程中热的产生和扩散机理、摩擦温度的测定与分析，讨论了摩擦热效应对配副材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：在摩擦过程中，摩擦热的形成是显著的；由粗糙表面产生的摩擦热作用在粗糙表面进而影响粗糙表面的形貌；摩擦热是影响摩擦副摩擦性能变化的主要因素；在研制摩擦材料时应充分考虑配副材料的耐热性与散热性等物性，进行优化选材。     

石棉摩擦材料/钢摩擦副许用温度的试验研究

本文通过实验,分析了石棉摩擦材料／钢组成的制动摩擦副的摩擦系数温度特性和磨损温度特性,提出了石棉／钢摩擦制动副失效温度判据和摩擦材料许用温度的概念,建立了用温度表示的刹车装置摩擦副的许用条件,并测定出几种常用石棉刹车块的计用温度值。     

电接触摩擦副材料试验机的试验与应用

本文对配合摩擦副材料的研制，进行摩擦副试验机设计工作作了介绍，通过方案及计算满足试验对本机的要求，装机后的试验及结果表明，该机运转正常，为摩擦副材料提供了试验数据，已成为一种包弧滑动型摩擦试验的检测设备。     

高速滑滚摩擦副非均等热分配模型研究

根据航空发动机轴承和齿轮等高速滑滚摩擦副的典型工况条件,建立润滑状态下高速重载滑滚摩擦副的非均等热分配模型。热分配系数定义为分配到线速度较高接触表面上的摩擦热量比例,并通过理论计算和试验对比进行确定。采用Crank Nicolson隐式有限差分法对数学模型进行求解,通过调整热分配系数,使表面测温点的温度计算值接近典型试验的实测值,从而确定摩擦副两接触表面的热分配系数。利用该非均等热分配模型对高速重载油润滑下M50钢滑滚摩擦副两表面的温度进行计算,并与试验实测值进行对比。结果表明,该模型计算获得的表面温度与试验实测温度变化规律基本一致,证明所确定的热分配系数比较合理,可用于预测高速重载油润滑下M50钢高速滑滚摩擦副接触表面的温度。     

SiCp增强铝基复合材料与芳纶纤维增强摩擦材料摩擦副摩擦学特性与模型研究

对 Si Cp含量为 2 0 % (vol% )的铝基复合材料和芳纶纤维增强摩擦材料组成的摩擦副在干摩擦条件下的摩擦学特性进行了试验研究。试验表明 :摩擦副的摩擦系数受 Kevlar增强摩擦材料的热分解温度所控制 ,当温度低于2 0 0℃时 ,摩擦系数随滑动速度和温度增大而增大 ,并处于较高水平 ;当温度高于 2 0 0℃时 ,摩擦材料发生热分解 ,摩擦系数急剧下降到较低水平。摩擦材料具有磨损量和磨损率随滑动速度增加而减小的明显特征 ,摩擦副具有良好的耐磨性。建立了描述该摩擦副摩擦特性的数学模型。并用其解释了实验中的摩擦学现象。