粘性调速离合器传动机理与数值计算

本文对液体粘性调速离合器的摩擦副进行了流体润滑分析，由于液体粘性调整离合器在调速范围内，其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条件下，且近来工程中广泛采用聚α－烯烃型，聚酯型等合成油作润滑剂，本文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并同时计入油膜的惯性影响，推导了相应的平均雷诺方程，并进行了数值计算与分析。     

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。     

液黏调速器接合过程建模与特性分析

针对液黏调速离合器接合过程中的挤压膜流动以及摩擦阶段过渡问题，综合考虑摩擦副表面粗糙度、表面油槽结构和流体惯性力等因素，根据流体动压润滑理论和GW粗糙接触模型，建立离合器接合过程的动力学模型，并采用有限体积法对平均流量雷诺方程求解，对挤压过程中的油膜压缩速度、油膜厚度、被动盘转速、传递转矩等动力学参数的变化规律展开了仿真分析。仿真结果表明，液黏调速离合器接合过程主要处于流体润滑阶段和混合摩擦阶段。流体润滑阶段黏性扭矩迅速增加，但是相对角速度变化不大，由于油膜厚度变化较快，在0.1 s左右进入混合摩擦阶段，该阶段油膜厚度变化较小，黏性扭矩逐渐下降至零，摩擦扭矩开始占据主导地位。     

液粘传动界面间油膜态数值模拟研究

为了研究在软启动过程中,液粘调速离合器摩擦副间隙内油膜形态的演变机理,基于计算流体动力学理论,建立流体油膜的计算模型,并考虑油膜的粘温特性,采用Fluent软件对摩擦副间隙内的油膜流场进行求解,获得了油膜的多物理场分布。研究结果表明：界面间油膜的最大温升从油膜出口位置转移至油膜入口位置附近;油膜在中间位置及出口位置的温度和径向速度呈现出抛物线状分布;影响摩擦副间隙内油膜最大动压的主要因素是油膜厚度与主、被动片相对转速;油膜的粘性扭矩输出呈现先增加后减小的趋势,粘性扭矩峰值出现在启动初期。     

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.     

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。     

温度对湿式离合器摩擦副润滑及摩擦特性的影响

考虑局部温升的影响,建立了平面接触热混合润滑模型。分别对正弦粗糙表面、Gauss粗糙表面进行仿真计算,分析了温度对湿式离合器摩擦副间油膜厚度、局部压强分布、局部温升、油膜和微凸峰承压比的影响。结果表明,随着温度的升高,摩擦副间油膜厚度减小,微凸峰接触数量增多,局部温升增大,微突峰承担的载荷逐渐增大,而润滑油膜承担的载荷虽然有所减小,但依然非常显著,不可忽略。     

考虑边界膜强度的滑动摩擦副混合润滑模型研究

针对边界膜对摩擦副润滑状态的影响，提出一种能够综合反映压力及剪切速率对边界膜失效综合影响的边界膜强度模型，并基于润滑状态测试结果通过拟合获得模型参数；将该边界膜强度模型与流体动压润滑模型、粗糙表面接触模型耦合，建立考虑边界膜强度的混合润滑模型，并通过轴瓦摩擦实验机润滑测试结果对模拟结果进行验证。和现有典型混合润滑模型相比较，该混合润滑模型可以更准确地反映摩擦副的实际润滑状态以及摩擦因数变化规律。运用考虑边界膜强度的混合润滑模型分析轴瓦零件润滑状态转化特性和机制。结果表明：在存在边界润滑的混合润滑条件下，当加载力小于临界载荷，边界膜几乎未发生破裂，摩擦因数随载荷增加缓慢变大，其数值均较小；当加载力加至临界载荷，边界膜破裂，摩擦副微凸体接触区域出现干摩擦，摩擦因数出现突然增加，表明该摩擦副由边界润滑为主的混合润滑状态过渡到以干摩擦为主的润滑状态。     

低速大偏心滑动轴承润滑状态转变及特性分析

以动压滑动轴承为研究对象,建立了完全流体润滑模型和混合润滑模型。采用有限差分法进行数值求解,得到摩擦阻力、摩擦因数、承载力和端泄油温升等特性参数;通过膜厚比和摩擦因数判断轴承所处润滑状态,分析润滑状态转变后表面粗糙度对轴承特性的影响;并基于M2000型摩擦磨损实验机进行了混合润滑状态摩擦副跑合实验。结果表明,低转速下增大偏心率,轴承润滑状态从完全流体润滑转变为混合润滑,且综合表面粗糙度越大,润滑状态转变所需偏心率越小;混合润滑状态粗糙峰接触可以提高承载力,但导致轴承摩擦阻力和端泄油温升迅速升高;大偏心下实验结果与混合润滑理论计算结果基本一致。     

考虑热效应影响的液黏调速离合器流体剪切转矩预测研究

为了更准确地对液黏调速离合器流体剪切转矩进行预测,以液黏调速离合器摩擦副间的流体为研究对象,建立了考虑热效应影响的三维CFD模型,并考虑了黏温特性的影响,应用计算流体力学软件CFD ACE+对流场进行求解,得到了摩擦副间流体的压力和温度分布以及流体剪切转矩的数值解;通过实验研究对比分析了不同转速和油膜厚度下的流体剪切转矩。结果表明：影响温度分布的主要因素是流体剪切线速度;热效应对摩擦副间流体的压力分布有较小的影响;由于流体温度对黏度的影响,流体剪切转矩随着转速差的增加而缓慢增大。因此,通过与实验数据对比分析,考虑热效应影响的三维CFD模型能够更为准确地对转矩进行预测。