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.     

表面几何参数对湿式离合器啮合性能的影响

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φ.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.讨论了沟槽宽度、数量、不同使用状态对啮合性能的影响,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;对于三种类型沟槽,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;跑合阶段较正常磨损阶段而言,啮合转矩较大,而啮合时间较短;沟槽越宽,啮合时间越长.     

流体粘性摩擦副啮合特性简化分析

分析了挤压速度一定时,流体粘性摩擦副的啮合特性.采用微凸体接触模型的威布尔分布,建立流体粘性摩擦副研究分析模型,引入Patir-Cheng平均流量模型(1978),并介入威布尔分布的接触因子φc,推导出流体粘性摩擦副的流体润滑控制方程,针对简化后的一维润滑问题进行解析求解.并结合数值求解技术,分析了不同的因素对啮合特性的影响.     

考虑表面粗糙度的湿式离合器啮合过程分析

湿式离合器在实际啮合过程中,离合器摩擦片高速运转,摩擦副接触为2个随机粗糙表面的接触,因此分析离合器啮合过程必须考虑摩擦片惯性及摩擦副表面粗糙度的影响.采用Greenwood-Tripp两粗糙表面接触模型,并考虑惯性的影响,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,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,并进行求解.理论计算得出的啮合转矩变化与实验结果相吻合,验证了理论分析的正确性.     

CSP摆剪液压离合器温控管理研究

CSP摆剪液压离合器摩擦副高速滑摩时温度过高会引起摩擦片烧蚀和润滑油炭化,因而需要对离合器的工作状态和冷却润滑流量展开研究。依据摩擦学理论和热平衡理论,建立离合器摩擦副温度场数学模型和油液冷却模型。通过对模型的数值求解,获得了摩擦副在不同啮合时间和啮合次数下的温升特性及不同冷却油量下的冷却特性。结果表明:啮合时间和接合次数增大会导致摩擦副温度显著升高;对偶钢片接触面温度场分布规律与接触应力分布规律一致;对偶钢片啮合面终态温度场分布趋于均匀,但高温点总数增多,温度场整体分布较为不均匀;冷却润滑流量在中低热负荷下对摩擦副温升影响低微,而在高热负荷下对摩擦副温升影响显著,但当流量增大到一定值后,增加流量对温升影响微弱。     

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。     

基于弹流摩擦副刚度的直齿轮修形研究

首次在直齿轮修形时考虑了弹流润滑的影响,提出用齿轮弹流摩擦副啮合刚度取代传统齿轮啮合刚度计算最大修形量进行齿轮修形的新方法。基于弹流润滑理论,将弹流油膜简化为线性化的弹簧阻尼,建立了线接触摩擦副的摩擦学―动力学耦合模型,运用数值方法求得齿面弹流摩擦副刚度;采用ISO齿轮啮合刚度定义分别计算出齿轮的啮合刚度和齿轮弹流摩擦副啮合刚度,并基于两种不同的齿轮啮合刚度计算最大修形量,进行齿轮修形;通过Creo分别建立了标准齿轮、ISO方法修形齿轮、基于弹流摩擦副啮合刚度修形的齿轮啮合模型,运用Adams和Romax对3种齿轮副的动态啮合力、角加速度和传动误差进行了仿真和比较,并将基于弹流摩擦副啮合刚度计算的最大修形量和一些工程实际修形齿轮的修形量进行了对比。结果表明,计入弹流润滑影响后,齿轮刚度明显降低,导致齿轮最大修形量增大,且基于弹流摩擦副刚度的修形效果优于ISO方法的修形效果,齿轮动力学性能和传动性能改善明显,并且修形量的理论计算值也更贴近于工程齿轮的实际修形量。     

滚柱包络端面啮合蜗杆传动弹流润滑分析

为了研究滚柱包络端面啮合蜗杆传动的润滑性能,在滚柱包络端面啮合蜗杆传动啮合理论和弹性流体动力润滑理论的基础上,建立了滚柱包络端面啮合蜗杆传动的简化弹性流体动力润滑模型;基于各润滑状态区内近似膜厚和膜厚比计算公式,运用Matlab软件进行了数值仿真,得出了该传动副在整个传动过程中的润滑状态、最小油膜厚度时域分布规律,结果表明,该传动副具有较好的润滑性能;最后,分析了滚柱半径R和喉径系数k对该传动副润滑性能的影响,结果表明,要使该传动副保持良好的润滑性能,滚柱半径R不宜过大,喉径系数k不宜过小。     

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。     

不同工况条件对直齿轮副弹流润滑特性的影响研究

根据弹流润滑理论与渐开线直齿轮齿廓啮合特点,建立非牛顿流体直齿轮副弹流润滑模型,采用数值方法求解不同工况条件对油膜压力、油膜厚度分布及啮合周期内摩擦因数的影响。研究表明,转速、输入转矩及润滑油粘度产生变化,均会影响油膜压力及膜厚分布,最终导致啮合周期内摩擦因数发生变化,且摩擦因数在靠近节点处达到最小值。     

湿式离合器对偶片间油气两相流动的数值模拟

湿式离合器高速旋转时内部形成的复杂油气两相流动会对离合器的性能产生影响,因而需要对湿式离合器内的两相流动特性展开研究。基于有限体积法,采用流体体积函数(Volume of fluid,VOF)多相流模型、RNG k-ε湍流模型,建立考虑径向沟槽影响的三维湿式离合器对偶片间油气两相流动模型。通过对流动模型中油气两相N-S方程进行数值求解,获得了湿式离合器对偶片间油气两相流动的流场分布特性,分析沟槽数量和转速对流场中油相分布及带排转矩的影响。结果表明:湿式离合器内部的润滑油分布是不均匀的,随沟槽的分布呈现出周期性变化,沟槽处润滑油油液体积分数最大;转速和沟槽数目的增加均会使对偶片间油液体积分数下降,影响湿式离合器内润滑油分布的不均匀性;沟槽总面积不变时,增加沟槽数量能使带排转矩最大值减小,最大转矩对应的转速提前。本研究为湿式离合器内部流场分析和带排转矩研究提供了一种新方法。     

A uniform cross-speed model of end-face seal ring with spiral grooves for wet clutch

A uniform cross-speed model of end-face seal ring with spiral grooves for wet clutch is developed in this paper. The uniform model considers the asperity contact, hydrodynamic effect of spiral groove and cavitation effect. The asperity contact of rough surfaces is modeled by means of fractal theory, the mixed lubricating model taking into account the centrifugal effect is given based on average flow model and the cavitation model is built by using the JFO boundary condition. The influences of speed and closing pressure are studied by simulating. And test results show good agreement with simulation.     

湿式摩擦离合器摩擦片油槽对瞬态传热的影响

计算了湿式摩擦离合器摩擦片的热流密度和对流换热系数,建立了考虑油槽结构的摩擦片三维瞬态热传导有限元模型.借助ANSYS软件,分析了不同油槽宽度摩擦片的瞬态温度场,给出了摩擦片最高温度随时间的变化曲线和径向温度分布规律.结果表明,摩擦片最高温度出现在结合时间段中间附近,随油槽宽度增加摩擦片最高温度略有降低;由于油槽的影响,摩擦片径向温度呈阶跃分布,结合完成后摩擦片表面出现椭圆形热斑.     

液体粘性调速离合器中摩擦副的调速分析

介绍了液体粘性调速离合器中摩擦副的工作机理。在调速范围内 ,液体粘性调速离合器中摩擦副往往在流体润滑、混合润滑、边界润滑直到直接接触的工况条件下工作 ,不同的工况以及负载对液体粘性调速离合器的输出转速和输出转矩有很大的影响。采用表面粗糙度的平均模型 ,以及GT微凸体接触模型 ,对液体粘性调速离合器在调速过程中摩擦副所涉及的工况进行了分析讨论。提出了在稳态条件下 ,输出转速与输出转矩的计算方法。     

Engagement behavior of lubricated porous annular disks. Part I: Squeeze film phase — surface roughness and elastic deformation effects

The lubricated clutch engagement behavior of two annular disks, one of which is covered with a layer of porous material, was analyzed. The engagement model dealt with was postulated to consist of three phases: squeeze film phase, mixed asperity contact phase and consolidating contact phase. In the squeeze film phase, the porous material is considered to be elastically deformable and to have a rough surface. Solutions of pressure distribution, load capacity and film thickness versus time have been obtained for various geometric, material and operating parameters. In the paper following (Part II) the consolidating phase behavior was analyzed based on the theory of poroelasticity, and comparison was made between analysis and experiment at squeeze film and consolidating contact phases indicating good qualitative agreement. The investigation of mixed asperity contact phase is not yet completed.     

无级变速器湿式离合器动态摩擦系数对转矩传递影响的研究

因研究湿式离合器接合特性的需要,通过分析无级变速器湿式离合器的机械结构,建立了湿式离合器机械传动的数学模型,运用建立的数学模型,研究了不同动态摩擦系数斜率对传递转矩的影响。研究结果表明,对于具有正斜率特性的摩擦系数,其传递的转矩是收敛的,而对于具有负斜率特性的摩擦系数,其传递的转矩是发散的。研究结果为进一步研究湿式离合器的传动特性提供了理论基础。     

Novel approach to studying the influence of surface structure on tribological properties of carbon fabric reinforced phenolic composites

In order to make clear the engagement behavior, the numerical research is conducted to explore the influence of interface pressure on the tribological properties of carbon fabric reinforced phenolic composites. It is found that the dynamic friction torque is a linear function of interface pressure by curve fitting. And then the coefficient of dynamic friction is derived as an inverse proportional function of interface pressure. To demonstrate the results, the contact model is presented based on Gaussian surface asperity height distribution and the assumption of elastic deformation. Meanwhile, the asperity contact area is considered as the critical factor.