车用空载湿式离合器高速碰撞摩擦特性及带排转矩分析

试验发现高速空载工况下湿式离合器易出现摩擦片和钢片之间的碰撞摩擦（简称碰摩）,由此引起离合器带排转矩的急剧增大,高速带排对传动装置的效率和可靠性会造成重大影响,因此建立可靠的摩擦副碰摩模型用来探究高速带排的演变规律十分有必要。采用小扰动法获得间隙流场的刚度和阻尼,积分得到流体力;分析摩擦片与钢片碰摩过程中的弹性变形和能量损失,构建摩擦副的碰撞接触力和摩擦力方程;在此基础上,考虑流体力、碰撞力、摩擦力以及对偶摩擦片与钢片之间的运动耦合,建立多摩擦副流体与固体耦合碰摩动力学模型,利用4阶龙格-库塔法求解,研究摩擦副非线性运动的分岔和混沌特征。结果表明：当摩擦副未发生碰摩时,摩擦片和钢片运动稳定,呈现周期性运动规律;当摩擦副发生碰摩时,在轴向碰摩力作用下,摩擦片和钢片运动失稳,呈现混沌运动状态;随着润滑油流量的增大,摩擦副发生碰摩的临界转速提高,但是摩擦副的碰摩频率也会提高,导致带排转矩增大。     

控制油压对湿式多片离合器分离动态特性的影响

湿式多片离合器分离过程的持续时间、转矩变化和间隙分布会影响车辆换挡品质。考虑摩擦副间流体动压润滑、微凸体弹塑性接触、花键摩擦力以及活塞回位之后与离合器毂的碰撞,建立湿式多片离合器分离过程动力学数值模型,研究六摩擦副系统在不同初始控制油压和油压下降速率下的动态分离过程,提出了不均匀系数以表征分离间隙均匀度。研究结果表明：油压下降速率的减小显著延长了分离过程持续时间,恶化了分离间隙均匀度,减缓了粗糙接触转矩的下降,增大了分离过程中的黏性转矩;而初始控制油压对分离过程持续时间和分离间隙均匀度影响较小,但初始控制油压的增加增大了粗糙接触转矩的初始值和衰减速率,并减小了分离过程中的黏性转矩。     

液粘离合器带排扭矩影响因素的试验研究

通过试验研究了转速、油液温度及摩擦副间隙对液粘离合器带排扭矩的影响,结果表明:转速增加,带排扭矩增大;油温升高,带排扭矩减小;摩擦副间隙增大,带排扭矩减小.试验研究的结果对进一步研究液粘离合器带排扭矩有一定的现实意义.     

油相-气相两相流对湿式离合器带排转矩影响的数值分析

为减小怠速工况下湿式离合器因油液剪切产生的带排转矩,考虑油相-气相两相混合的影响,对摩擦副油路进行数值求解。基于k-ε两层湍流模型和欧拉方法中流体体积模型,采用流场计算STAR-CCM+软件建立含径向槽的摩擦副内流域模型,进行稳态计算。研究入口流量和相对转速对带排转矩的影响,并与试验结果进行对比,结果趋势相似,平均数值误差7.54%. 改变槽角结构,研究油相-气相两相流动同带排转矩的相关性。结果表明：入口流量越大,带排转矩越大,当流量为7 L/min时,带排转矩最大值为4.63 N·m;当流量由7 L/min分别降低至5 L/min、3 L/min时,带排转矩值分别下降20.95%、33.69%;槽角有利于减小带排转矩,负向槽角的优势更为明显;单相流转速区,正向槽角越大,油液流通性越好,带排转矩越大;两相流转速区,槽角越大,油液连续性越差,油液占比越小,带排转矩越小。     

湿式离合器摩擦副平均温升特性研究

针对湿式换挡离合器结合过程温升特性,基于集总参数法将离合器液压系统各元件简化为节点,建立了系统热阻网络模型与试验系统,研究获得了冷却润滑流量和转速差对离合器温升的影响规律。研究结果表明：在中低摩擦热负荷下,离合器温升对冷却流量的改变不敏感;在中高摩擦热负荷下,冷却流量变化对离合器温升影响显著,但当冷却流量增大到超过某一临界值时,流量增加对离合器温升影响微弱;转速差与离合器结合油压影响摩擦热负荷强度;离合器温升表现为转速差的线性增长关系,在相同冷却润滑状态下,转速差每增加100 r/min,离合器温升增加8.05%. 通过仿真结果与试验数据的对比,验证了所建模型的有效性,该模型能较好反映离合器正常工况的温升特性。     

湿式多片离合器摩擦副温度仿真分析

对混合动力车用湿式多片离合器的动力学理论进行分析,运用AMESIM建立了车辆湿式多片离合器滑磨功的计算模型。根据湿式多片离合器对偶钢片和摩擦片实际几何尺寸和约束情况,建立了摩擦副温度仿真分析模型。分析计算了单个摩擦副的温度变化情况。     

转速对湿式离合器局部润滑及摩擦特性影响研究

针对湿式离合器局部润滑及摩擦特性的影响因素,建立了摩擦副微观混合润滑模型。考虑了微凸峰接触和局部温升的影响,分析了转速对湿式离合器摩擦副局部压强分布、油膜和微凸峰承压比、实际接触面积、局部温升的影响。同时,利用摩擦磨损试验机进行小试样柱销-摩擦盘试验,分析了不同转速下离合器摩擦系数变化规律。结果表明：随着速度的增加,润滑油膜动压作用显著增强,摩擦副实际接触面积明显减小,法向载荷最终主要由润滑油膜承担;摩擦系数主要受微凸峰实际接触面积变化的影响,变化规律与微凸峰实际接触面积呈大致对应关系。     

湿式多片离合器结构特征对接触压力特性的影响

针对湿式多片离合器的实际结构特征，建立多摩擦副系统有限元模型和热力学数值模型，研究压板厚度、卡簧宽度、摩擦副数等结构参数对摩擦副间接触压力差异性的影响，并通过离合器静压实验验证数值模型的正确性。制定摩擦副间接触压力差异性评价指标，提出离合器最优结构特征。研究结果表明：离合器的压板厚度和卡簧宽度对离合器接触压力差异性的影响最大，摩擦副数对其影响较小；增大压板厚度和卡簧宽度可以显著降低接触压力分布的差异性和摩擦副的径向温差；相比于初始工况，最优工况下摩擦副的最大压差和温差分别降低82%、61%。     

多锥形摩擦元件摩擦扭矩特性测试研究

多锥形摩擦元件是一种可传递大扭矩的新型摩擦元件,以其为单元设计的制动器、离合器具有储备系数大、体积小的特点.为了研究多锥形摩擦元件的完整扭矩特性,搭建试验平台,进行不同结合转速的制动扭矩峰值测试,并模拟不同滑摩程度的静闭锁状态.结果表明:峰值扭矩类似于制动初始扭矩值,初始扭矩随着加压应力的增大而增大;摩擦扭矩主要受摩擦元件接触状态和温度的影响,随着载荷不断增大,静摩擦系数和动态摩擦系数都有所增大.     

HVD中摩擦副的优化设计

在ＨＶＤ中，带排扭矩的存在危害很大。该文提出了一种用摩擦副外径与摩擦副数二参数 对带排扭矩进行优化而使之最小的理论方法。在建立优化设计模型的同时，用液粘测功机进行了 试验验证。     

卡簧约束对多片离合器温度场的影响分析

为分析卡簧约束对多片离合器接触应力分布的影响,运用Abaqus仿真软件建立了多片离合器三维有限元模型。通过数值模拟,得到了多片离合器摩擦表面的接触应力分布规律和多片离合器的温度场分布。仿真和试验结果表明：卡簧约束导致了摩擦副接触应力沿径向分布不均匀,越靠近卡簧,摩擦元件的外径接触应力越大,径向应力差异越大;越远离卡簧,径向应力分布差异趋于平缓,并逐渐接近活塞压力;卡簧轴向约束导致了摩擦元件的径向温差加大,外径温升快,内径温升慢,并且轴向不同位置摩擦元件的温度场分布不一致,近卡簧侧的摩擦元件更易发生热翘曲;离合器低速长时滑摩试验验证了该温度场模型的正确性,所建模型能够切实有效地反映离合器的实际温升特性。     

高压高速工况下弹炮间摩擦系数表征及数值模拟

为了准确表征弹炮耦合过程中身管弹丸摩擦副的摩擦系数,采用动压润滑理论,综合考虑身管弹丸摩擦副高压、高速的极端工况,建立了动压润滑摩擦模型,推导出了相应的摩擦系数计算公式。通过有限元方法模拟了弹炮耦合过程中身管弹丸摩擦副摩擦系数的转变过程。结果表明:摩擦系数与接触压力和相对运动速度成反比,当接触压力和相对运动速度乘积达到20 000 MPa·m/s以后,摩擦系数基本趋于稳定值0.02。与恒定摩擦系数下弹丸的运动姿态进行了对比,得到了更为平稳的弹丸运动姿态,为弹炮一体化设计分析提供了一种技术途径。     

推力滚针轴承摩擦力矩特性研究

基于滚动轴承动力学理论,建立了推力滚针轴承动力学微分方程,采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法求解其动力学微分方程,在此基础上建立了推力滚针轴承摩擦力矩数学模型。研究了工况参数和结构参数对推力滚针轴承摩擦力矩特性的影响,结果表明：推力滚针轴承摩擦力矩主要分量为滚针-滚道间滑动摩擦,在高速时,保持架-滚针间摩擦也成为主要分量,且较小的兜孔间隙有利于降低轴承摩擦力矩;推力滚针轴承存在一个最佳转速使用范围,使轴承摩擦力矩最小;轴承摩擦力矩与轴向载荷呈正比,且比例系数随着转速的增大而减小;滚针修缘可明显降低轴承摩擦力矩,比较其修缘类型,全凸圆弧修缘滚针更有利于降低轴承摩擦力矩;随着滚针个数和有效长度的增大,轴承摩擦力矩随之增大;随着滚针直径的增大,轴承摩擦力矩减小;应合理优化这些参数,以降低轴承摩擦力矩。     

YRT转台轴承摩擦力矩特性研究

为研究YRT转台轴承的摩擦力矩特性,在对其静力学分析基础上建立了摩擦力矩模型,并对摩擦力矩模型进行了试验验证。基于模型计算结果,分析了工况参数、轴向游隙和滚子修形对摩擦力矩特性的影响规律。结果表明：YRT转台轴承在承受轴向载荷时,摩擦力矩主要由上排滚子产生,且摩擦力矩曲线上存在一拐点,拐点前后摩擦力矩与轴向载荷基本呈比例关系,但比例系数不同;在低速范围内,摩擦力矩随着转速的增大逐渐增大,但总体变化幅度较小;YRT转台轴承摩擦力矩随轴向游隙的减小逐渐增大,且增幅逐渐增大;使用全凸圆弧修形滚子可以有效地降低摩擦力矩。