多片离合器早期故障生成机理及振动诊断方法

利用热弹性不稳定理论,建立离合器摩擦副热弹耦合模型,获得了由热点集聚导致摩擦片发生局部变形的基本过程。依据该过程,提出以观测摩擦片局部变形来反映离合器早期故障的思路。基于该思路,建立多片离合器动力学仿真模型,获得了当摩擦副上存在微小变形时系统的动力学特性。根据该特性的振动学特征,并利用传动系统高频段干扰噪声较轻的特点,通过换挡时刻前后高频段频谱的差异性分析,提出一种基于振动信号分析的多片离合器早期故障诊断新方法。试验结果表明,该方法能够提取出由摩擦副上局部变形产生的冲击振动,可望用于多片离合器早期故障诊断的工程实践中。     

摩擦材料特性对离合器热弹性不稳定性的影响

针对车辆换挡离合器,应用热弹性不稳定性(Thermoelastic instability,TEI)理论研究其接合过程中的温度场非均匀分布问题。建立离合器接合过程的二维理论模型,采用扰动法求解系统发生TEI的临界条件。通过试验验证TEI理论对离合器温度场分布研究的适用性和临界速度的存在性。研究表明当离合器接合速度超过临界速度时,系统由于摩擦热、热应力和弹性应力等因素耦合作用而失稳,摩擦副表面温度场出现强烈的非均匀性。热点数小于5时,铜基材料临界速度小于纸基材料;热点数大于5时,铜基材料临界速度大于纸基材料。减小摩擦材料弹性模量、增大热导率以及减小对偶材料热膨胀系数,可以提高系统稳定性。     

离合器结构参数对其热弹性不稳定性的影响

应用热弹性不稳定性(TEI)理论研究离合器接合过程中的局部高温区产生的原因与发展规律。通过有限元建模的方法建立了离合器接合过程三维有限元模型,并求解不同频率扰动对应的增长系数。研究发现:减小离合器半径尺寸、增大摩擦片厚度可以提高系统热弹性稳定性;离合器内外径比值小于0.6时,减小内外径比值有利于提高稳定性;离合器对偶片半厚度小于2mm时,减小对偶片厚度有利于提高稳定性。     

湿式离合器接合过程中的热弹性稳定性

针对湿式离合器接合过程中的局部高温区及影响因素,利用热弹性不稳定性理论(TEI)进行了理论建模与分析。模型中考虑了材料表面粗糙度和混合润滑对摩擦副温度和压力的影响,分析了混合润滑状态下润滑区域与接触区域的比例以及油膜剪切热量与摩擦热量的比例。为了准确测量材料表面粗糙度,设计台架试验,利用表面形貌仪测试了对偶片表面形貌,分析了粗糙度在离合器不同使用阶段的变化规律。结果表明,当离合器接合转速超过临界值时,温度场分布出现明显的波动,高、低温区间隔分布。同时,指出了离合器摩擦材料参数(导热性、弹性)与结构参数(对偶片厚度)对稳定性的影响。