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。     

表面带沟槽湿式离合器摩擦副啮合过程分析

对表面开有矩形沟槽湿式离合器摩擦副的啮合过程进行了分析。采用微凸体接触模型的威布尔分布,建立基于Patir-Cheng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。与实验结果相对照表明:啮合过程中理论计算啮合转矩变化与实际情况相吻合,从而验证了理论分析方法的可靠性。讨论了沟槽宽度对啮合性能的影响,结果表明在沟槽数量一定的情况下,沟槽越宽,啮合时间越长。     

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。     

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.     

基于分形理论的重载湿式离合器接合特性研究

为了进一步提高和改善重载湿式离合器在使用过程的接合特性,结合分形几何理论建立重载湿式离合器接合特性计算模型,最后通过理论与试验手段获得重载湿式离合器摩擦副接触区域微凸体接触面积、分形维数及轮廓幅值尺度因素等对接合摩擦力的影响规律及湿式离合器摩擦温升变化规律。分析结果表明,不考虑微凸体作用分形维数与实际接触面积的增加,将会使湿式离合器摩擦力增加;考虑微凸体作用分形维数与实际接触面积的增加,将会使湿式离合器摩擦力降低;对于摩擦副接触面幅值尺度因素,随着其降低,将会导致各工况下摩擦力与最大温升变化幅值上升;通过试验验证,分形理论下理论计算结果与试验测定结果基本吻合。     

湿式多片摩擦离合器接排过程热结构耦合分析

针对船用齿轮箱湿式多片摩擦离合器,考虑摩擦片与摩擦片座外花键、对偶片与离合器齿轮内花键间摩擦力作用,分析了摩擦片副间的正压力和花键齿间摩擦力的分布规律,并计算了摩擦片副的热流密度及对流换热系数;利用ANSYS建立了多对摩擦片副的热弹接触有限元分析模型,通过瞬态热结构耦合分析,得出接排过程中摩擦片副间温度云图及温度沿径向、轴向分布规律,同时分析了摩擦片的热弹变形及片间接触压力。     

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。     

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。     

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.     

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。     

Influence of operating conditions on friction and temperature characteristics of a wet clutch engagement

To optimise the gear change in automatic transmissions, more knowledge is needed of the engagement behaviour of wet clutches. A factorial design investigation of the engagement of a wet clutch has been carried out. The friction and temperature characteristics have been studied. The experiments were carried out in an apparatus that can vary sliding velocity, drive torque, inertia, force rate, and lubricant flow. The results show how these parameters affect the response data: engagement time, developed energy, temperature rise, maximum torque, maximum power, static friction, dynamic friction, and initial friction. There are interaction effects between some of the input parameters, but they are relatively small. The friction coefficient varies over time but is independent of the input parameters, except for dynamic friction, which decreases with increasing sliding velocity, drive torque, and inertia. The temperature rise was found to be proportional to developed energy and both these were most affected by sliding velocity. The drive torque and force rate have the greatest effect on the engagement time.     

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。     

FHERMAL ANALYSIS OF FRICTIONAL DISK IN SPEEDING WET CLUTCH

Multi-frictional disks are employed to transmit the torque in speeding wet clutch,and the oil thickness within frictional disks could be adjusted for practical output speeding.As oil combined with u-hydrocarbon or polyester is getting widely used as lubricant and the speeding wet clutch works within hydrodynamic lubrication,mixture lubrication,boundary lubrication and contact situation,established the thermal analysis model for investigating the behavior of frictional disks in speeding wet clutch,which covers the power-law fluid model,Patir-Cheng average flow model,GT asperity contact model,oil film inertia and heat effects,mean energy equation,and heat conduction equation.The for-mulas in the model are deduced.The numeral calculation and analysis for hydrodynamic lubricationand mixture lubrication are executed.Relationships and variations among transmitting torque,mean push pressure,output speed,and load are presented.Thermal effect should be considered during the hydrodynamic lubrication and larger transmitting torque makes earlier entrance to mixture lubrication.     

深孔钻机离合器接合过程动力学特性分析

以深孔立轴岩心钻机深孔钻进启动时离合器为研究对象,建立离合器接合过程动力学模型,利用MATLAB编程求解微分方程数值解,研究了离合器操纵、启动挡位和钻孔深度等因素对接合时间、滑摩功率、滑摩功等接合过程参数的影响。研究发现:随着钻孔深度的增大离合器接合时间延长,滑摩功线性增大。挡位传动比对离合器从动部分的等效转动惯量、等效阻力矩影响大,对于特定钻机可以在500米以浅采用二挡直接启动。     

THERMAL ANALYSIS OF FRICTIONAL DISK IN SPEEDING WET CLUTCH

Multi-frictional disks are employed to transmit the torque in speeding wet clutch, and the oil thickness within frictional disks could be adjusted for practical output speeding. As oil combined with a-hydrocarbon or polyester is getting widely used as lubricant and the speeding wet clutch works within hydrodynamic lubrication, mixture lubrication, boundary lubrication and contact situation, established the thermal analysis model for investigating the behavior of frictional disks in speeding wet clutch, which covers the power-law fluid model, Patir-Cheng average flow model,GT asperity contact-model, oil film inertia and heat effects, mean energy equation, and heat conduction equation. The formulas in the model are deduced. The numeral calculation and analysis for hydrodynamic lubrication and mixture lubrication are executed. Relationships and variations among transmitting torque, mean push pressure, output speed, and load are presented. Thermal effect should be considered during the hydrodynamic lubricat     

Part II: Consolidating contact phase — Poroelastic effect

The lubricated clutch engagement behavior of two annular disks, one of which is covered with a layer of porous material, was analyzed at the consolidating contact phase based on the theory of poroelasticity. The porous friction material was treated as a porous elastic sponge saturated with a viscous fluid. Results are presented in terms of the relations of deflection versus time for various geometric and material parameters. Comparison made between analysis and experiment at squeeze film and consolidating contact phases indicates good qualitative agreement. The overall disk engagement behavior of the present model is also discussed.