多片湿式离合器配对摩擦副径向温度分布

针对多片湿式离合器在机械传动过程中产生的热失效问题,研究了工作过程中摩擦副元件的非均匀接触及温度分布。基于多片湿式离合器的工作原理,建立了包括摩擦副间界面比压、冷却润滑、摩擦因数、热变形以及非均匀接触在内的离合器接触特性分析计算模型,并通过动态转矩测量、摩擦副元件测温、静态比压台架试验等验证理论模型完成对接触应力和径向温度分布研究的适用性,同时给出基于径向温度梯度的实时离合器摩擦副热失效判定方法。理论及试验结果表明,在花键力的作用下,多片湿式离合器摩擦界面名义接触比压随远离活塞端逐渐衰减;润滑流量对离合器散热效果显著,随着流量增加,冷却效果收益逐渐减小;即使对于良好磨合的摩擦副元件,其静态比压不均匀分布仍非常明显,摩擦副元件静态非均匀接触使得接触表面压力分布极不规则,存在局部高压区。局部高压区承压超过平均接触比压的4~6倍;摩擦副元件径向温度梯度热变形具有密切的相关性,对于2 mm厚度的钢片,当内外径温差超过100~120℃时,对偶钢片翘曲变形较为明显,易引起离合器工作失效。     

多参数耦合下湿式换挡离合器滑摩特性

以某车辆的湿式换挡离合器为研究对象,分析多参数耦合下湿式换挡离合器的滑摩特性.基于多体动力学和Hertz接触理论,在ADAMS软件中建立和验证离合器动态分析模型,仿真研究接合油压、摩擦副主、从动件初始转速差、摩擦因数,以及摩擦片刚度等因素对湿式换挡离合器滑摩特性的影响规律.结果表明:适当提高接合油压,增大摩擦因数、摩擦片刚度和摩擦副主、从动件初始转速差,可以有效改善湿式换挡离合器滑摩特性.     

摩擦系数对AMT起步的影响分析

根据摩擦因数随摩擦副表面温度的改变,研究了摩擦因数在电控机械自动变速汽车重复起步过程中的影响.建立了AMT起步时离合器传递转矩和压盘表面温升的模型.根据试验结果,采用“快-慢-快”起步控制策略,利用Matlab/Simulink进行汽车重复起步仿真,进行了摩擦副滑摩功仿真计算.仿真结果表明,摩擦系数随滑摩功的变化而变化,重复起步多次后,摩擦系数变得很小,相应离合器传递的转矩也变得很小,离合器主、从动盘一直处于滑磨状态,无法完成正常起步.     

湿式离合器接合过程摩擦振颤的影响因素

针对湿式离合器在接合过程中的摩擦振颤问题,通过建立四自由度动力传动系统动力学模型及推导由摩擦效应引起的综合导入阻尼,基于特征值分析,获得系统的稳定性条件.通过Matlab/Simulink仿真研究了摩擦因数、控制油压历程、转动惯量和传动轴刚度等对离合器摩擦振颤的影响.结果表明:由摩擦因数和控制油压历程决定的综合导入阻尼为负时,系统失去稳定性.同时,控制油压先快后慢的上升方式、增大离合器从动部分转动惯量及增加输出轴刚度均可不同程度地抑制摩擦振颤.      

考虑接触面局部散热的湿式离合器摩擦片滑摩温升特性

湿式离合器摩擦元件摩擦温升状态与车辆性能息息相关.首先考虑沟槽冷却、接触面局部散热和摩擦因数实时变化,引入了副间等效对流换热系数和等效增益系数,优化了温度场数值模型.通过有限差分法进行求解,并试验验证了有效性,比原模型具有更高的准确性.在滑摩稳定期,应用滑摩温度场优化模型分析了转速、油压对温度场的影响规律.用试验方法研究了润滑流量对滑摩温升特性的影响规律,并测得了变形失效过程的温升特性变化.      

中重型车辆离合器摩擦副材料的高温摩擦磨损性能

为了探讨离合器摩擦副材料在高温下的摩擦磨损机制,采用30CrSiMoVM钢作为与铜基粉末冶金摩擦片配对使用的对偶钢片,在MMU-10G高温端面摩擦磨损试验机上,研究30CrSiMoVM钢和摩擦片组成的摩擦副在室温到600℃之间的摩擦磨损性能。研究结果表明:随着温度升高,材料的强度逐渐降低,摩擦界面氧化膜不断形成与脱落,使摩擦副摩擦因数和磨损量总体趋势逐渐增大。在温度为300~500℃时,摩擦副摩擦因数和磨损量均平稳增大,表明摩擦副材料在此温度段摩擦磨损性能较稳定,磨损机制表现为磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损;在600℃时,摩擦副材料表层软化,摩擦片摩擦因数和磨损量急剧增大,对偶钢片因表层黏着磨损严重,相对磨损量较小,磨损机制表现为黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。     

SAE#2试验台湿式离合器摩擦转矩测试误差分析

为通过摩擦转矩试验准确得到湿式离合器真实传递的摩擦转矩,建立了SAE#2试验台动力学模型,并基于试验台两摩擦副和六摩擦副湿式离合器摩擦转矩测试对动力学模型进行了验证.随后提出了摩擦转矩测试误差系数以表征离合器真实传递摩擦转矩相对于测得转矩的增大程度,并对离合器主动端转动惯量和系统附加惯量对摩擦转矩测试误差系数的影响规律进行了研究.结果表明:转速转矩传感器测得的转矩并不是离合器真实传递的摩擦转矩,而是转速转矩传感器主动部分的惯性转矩,且小于离合器真实传递的摩擦转矩.随着离合器主动端转动惯量的增大,摩擦转矩测试误差系数线性增大;随着系统附加惯量的增大,摩擦转矩测试误差系数逐渐减小且减小速度逐渐减缓.     

混合动力汽车湿式离合器摩擦副温度场及其影响因素研究

热失效是混合动力汽车湿式离合器发生故障的主要原因之一。摩擦副滑摩过程中具有高度非线性,同时摩擦副温度场受到多个参数影响。为深入研究混合动力汽车离合器摩擦副温度场分布情况,通过搭建混合动力汽车离合器热结构耦合分析模型,对滑摩过程进行仿真计算。在此基础上,深入研究初始转速、接合油压、对偶钢片厚度和摩擦衬片材料等因素对摩擦副温度场的影响。     

胀圈旋转密封运动状态分析与实验研究

为解决综合传动装置出现的由于胀圈密封失效而造成的故障问题,基于胀圈密封工作状态下的流场分析和受力分析,对胀圈处于边界摩擦状态下的运动状态进行了讨论.导出了胀圈所受摩擦转矩的计算公式,得出胀圈的运动状态主要取决于胀圈密封结构尺寸、摩擦副摩擦系数和湿式离合器入口油压的结论.采用电涡流位移传感器对胀圈在工作中的运动状态进行了动态测试,验证了理论推导的正确性,为胀圈的密封设计提供了理论依据.     

湿式铜基摩擦副局部接触对摩擦因数的影响

考虑金属的热衰退特性及温度、压力和摩滑速度对混合润滑油膜的影响,建立了湿式铜基摩擦副局部接触摩擦因数计算模型,研究了摩滑过程中湿式铜基摩擦副局部接触状态下摩擦因数的变化规律,并通过销-盘摩擦因数测量实验对摩擦因数计算模型进行了验证.研究结果表明:摩擦元件屈曲变形导致摩擦元件间摩擦状态发生变化,在局部接触条件下,接触区摩擦状态随温度升高可分为油膜主导阶段、微凸峰主导阶段、摩擦因数上升阶段和热衰退阶段4个阶段.其中,油膜主导阶段会随摩滑速度的减小而消失.干摩擦状态下,摩滑速度对摩擦因数影响较小.在混合润滑状态下,摩擦因数随摩滑速度增加而下降,且温度越小摩擦因数衰减越显著.局部接触区平均面压较小时,压力对摩擦因数影响较小,当压力超过100 MPa时,接触面压力开始对混合润滑中的油膜主导阶段产生影响,此时摩擦因数随压力升高而增大.      

基于PSO-BP神经网络湿式摩擦元件损伤预测模型

为求解湿式离合器的多影响因素损伤关系,应用多源数据融合方法,构建一种基于PSO-BP神经网络的湿式摩擦元件损伤预测模型. 将转速和接合油压作为模型的输入参数,将提取到的摩擦片周向温度梯度、Fe和Cu元素浓度变化率、摩擦片表面粗糙度变化率作为模型输出参数, 建立了有限元仿真模型,搭建了湿式离合器摩擦磨损综合试验台,采用控制变量法研究了油压、转速对摩擦元件损伤特征参数的影响. 结果表明,输入工况与4类损伤特征参数呈非线性关系,预测值与实测值随工况变化趋势一致,损伤特征参数较油压的变化更为敏感. 对比同类模型与试验数据,预测模型具有较高的预测精度,能够有效地对湿式离合器多工况损伤进行预测.      

高温高压下钻井液循环流动摩阻实验研究

深层油气勘探开发过程中常面临高温高压的挑战,钻井液在高温高压等复杂工况下,其性能会发生改变,研究钻井液在复杂工况下的流动摩阻变化规律,能为特深井钻井提速及井控提供理论基础。根据实际工况要求,建立了高温高压钻井液循环流动摩阻测试装置,实验研究了温度、压力、固相颗粒及含气率对钻井液流动摩阻的影响,采用多元回归方法拟合并绘制温压摩阻系数图版,能更好阐述温压与钻井液流动摩阻的定量关系。结果表明：顺北区块钻井液流动摩阻随温度增大而减小,随压力增大而增大,摩阻系数图版能更准确体现摩阻系数与温压的定量关系,固体颗粒含量对流动摩阻影响不大,钻井液流动摩阻随着含气率增加而增大。该实验装置与分析方法,对于研究复杂工况下钻井液流动摩阻变化规律具有重要意义。     

湿式离合器冷却油路温度场特性仿真分析

为改善滑摩工况下湿式离合器油路冷却效果,考虑气液两相混合效应的影响,对离合器接合过程中油路的散热特性进行数值模拟.基于κ-ε两层湍流模型和欧拉方法中VOF(volume of fluent model)模型,采用STAR-CCM+软件建立含径向槽的离合器内油路模型,进行稳态计算,研究了入口流量及相对转速对摩擦副流域温度场的影响规律.改变出油孔的布置形式,研究其对摩擦副片间流体油液占比的影响.结果表明:入口流量的增加主要改善滑摩面的热传递情况;转速差的提高不利于摩擦片壁面热传递;出油孔采用中间分布的形式更利于摩擦片外径处的油液占比.另外,通过正交法建立多因素正交仿真方案计算得到各因素影响程度的主次关系,以及给定条件下各个因素的最佳水平搭配.     

湿式换挡离合器摩擦片磨损规律研究

研究湿式换挡离合器摩擦片工作过程的磨损量变化规律.基于离合器油压和转速特性,利用数值拟合的方法建立了摩擦片单次工作磨损量计算模型,通过对离合器摩擦片磨损试验过程的油液进行光谱分析,确定了磨损工况系数,并利用模型讨论了油压和转速对磨损量的影响.通过18000次综合传动换挡试验,得到了离合器磨损量与换挡次数的函数关系.经验证,湿式换挡离合器内齿摩擦片磨损量可以表示为离合器工作油压、滑摩转速和换挡次数的函数.     

液黏离合器摩擦副对流换热系数数值模拟研究

为了预测液黏离合器的温度场分布及热负荷特性,通过数值模拟研究求得摩擦副散热面的对流换热系数。应用计算流体动力学软件CFX建立了摩擦副流固耦合有限元模型,获得了摩擦副的温度场分布,综合考虑换热表面形状、摩擦片转速、油液流速和入口压力、流体物理性质等因素,揭示了各因素与对流换热系数之间的内在联系。结果表明：摩擦副温度从内径到外径逐渐升高,菱形区域中心温度比四周高。摩擦片转速越大对流换热系数越大;油液黏度越小,入口压力越大,对流换热系数越大。可见,油液流速对换热系数的影响最为显著;摩擦片转速、油液的入口压力和黏度会改变流速及流体的运动状态,从而影响对流换热系数。     

湿式多片离合器散热性能研究

给出湿式多片离合器的摩擦热和对流换热系数的计算方法,用有限元法求解了离合器接合时摩擦片的温度场,并对离合器的冷却强度进行了仿真计算,计算结果表明:冷却液的温度与流量对离合器散热性能影响极大,是导致摩擦片失效和传动液变质的主要因素.