湿式离合器热流固耦合温度场及应力场分析

为深入研究湿式离合器接合过程温度场和应力场分布规律,针对摩擦副与润滑油对流换热,充分考虑其温度场、变形场和流场之间的相互作用,基于能量守恒定律和摩擦副动态接合过程工作机理,建立摩擦副热流固耦合数学模型,运用Abaqus与STAR-CCM+协同仿真,建立湿式离合器摩擦副三维热流固耦合有限元模型,并将该模型仿真结果与热机耦...     

湿式离合器内花键摩擦热负荷分析

以某高能量密度湿式离合器摩擦片为研究对象,对摩擦片的渐开线花键进行热负荷研究。基于ANSYS多物理场建立摩擦片接合过程的三维瞬态热-结构耦合模型,综合考虑螺旋径向复合油槽的影响,分析摩擦片内花键瞬态热应力和热变形。通过分析得出:接合过程中内花键齿部出现了较大的温度梯度,在齿根处出现明显的热应力集中,因而对处于复杂工况的花键的连接可靠性有较大影响;齿部的热变形量随油槽分布位置的不同出现了较大的差异,而热变形的差异性会导致齿部载荷不均匀,在受到冲击载荷时易造成断齿失效。     

湿式离合器加压方式对其热结构耦合温度场影响

结合湿式多片离合器实际结构和工作条件,运用Abaqus软件建立湿式离合器有限元分析模型,采用热结构直接耦合法对湿式离合器工作过程中摩擦副的温度场进行分析,研究了湿式离合器活塞的不同加压方式对摩擦副温度场的影响规律。研究结果表明,加压方式对对偶钢片的温度场具有重要影响,尤其是,对直接受活塞作用的对偶钢片影响最为明显;局部加压方式下各时刻最高温度均大于均匀加压方式下各时刻最高温度,且局部加压方式最高温度出现时刻较早;局部加压方式下对偶钢片表面高温带宽更窄,径向温度梯度更大。     

风电机组主轴热固耦合特性研究

通过热固耦合方法,进行了风电主轴温度场及热应力场分析,考虑了载荷、支承结构和支承跨距3个因素,完成了对主轴热应力影响因素的研究。发现了主轴次表面下40 mm范围内受环境温度影响大,承受交变应力幅度大;针对后端浮动状态或者为单轴承支承状态,发现了主轴受热产生轴向变形大,说明了消除温度场变化对齿轮箱行星轮系产生浮动影响;通过主轴支承跨距变化的分析,得出了约束端材料应力应变状态,提出了在选择主轴支承跨距时,需要计算温度场变化引起应力集中处平面应变状态情况。     

湿式多片离合器热机耦合温度场及应力场分析

建立了湿式多片离合器三维有限元模型,在湿式多片离合器的热流、热传导、对流方程的基础上建立了边界条件;采用热-机耦合仿真方法,在不同的内外半径差、接合时间和接合次数等参数或工况下对钢片的温度场和应力场进行了分析。研究结果为湿式多片离合器优化设计及离合器热管理系统的建立提供了参考。     

离合器摩擦片的热-应力耦合分析

离合器是汽车传动系中的重要总成,摩擦片是离合器的重要零件之一,对离合器性能具有很大的影响。为了提高离合器的工作性能,采用有限元技术对离合器摩擦片进行了热-应力耦合分析,基于所建立的离合器接合过程中的热传导物理模型,进行了有限元分析,并得到了热载荷下摩擦片的温度分布以及应力分布情况。实验研究结果表明,该方法对于离合器的使用、设计具有一定的指导作用。     

基于有限元法的湿式离合器热结构耦合分析

运用ANSYS有限元分析软件,采用间接耦合方法,对湿式离合器摩擦片在滑摩过程中的温度场、应力场进行仿真计算和分析。计算过程考虑了摩擦热在摩擦片和对偶钢片间的分配情况、摩擦片和外界空气的热交换,并考虑了各种位移约束。研究结果表明:在滑摩过程中摩擦片的最高温度和最大应力均出现在摩擦表面,0.11 s时达到最高温度149℃,0.10 s时达到最大等效应力133 MPa;沿径向,温度先升高后降低,最高温度靠近外端面,中间部分应力较大,两侧应力较低,存在较大的应力梯度;增大摩擦因数和压力,接合时间缩短,热流密度增加,摩擦片的最大温度和最大等效应力均相应增加。     

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。     

湿式离合器钢片平行度对其热特性影响分析

针对湿式离合器开发过程中对偶钢片平行度的实际设计要求,运用ABAQUS有限元分析软件建立湿式离合器摩擦副三维有限元模型,研究对偶钢片平行度对其热特性的影响,为对偶钢片平行度的设计要求提供了理论依据。研究结果表明,对偶钢片平行度会改变摩擦副接合面接触压力分布状态,增加对偶钢片径向温度梯度和应力梯度,使其接合表面出现局部高温区;对偶钢片最高温度和最大应力随平行度的增大而增大,当平行度为0.1 mm时,对偶钢片最大等效应力超过其材料的屈服极限,材料会发生塑性变形。     

湿式双离合器起步控制仿真分析

针对湿式双离合自动变速器的结构特性,在满足国家要求冲击度的条件下,为了尽可能的减少滑摩功,制订了两个离合器联合参与起步的控制策略,依托台架数据建立了汽车传动系统模型,标定了两个离合器同时起步的模糊控制策略,并在Matlab/Simulink软件平台里对湿式双离合器联合起步进行了仿真。结果表明,提出策略可以有效地平衡了两个离合器的滑摩功。     

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。     

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。     

考虑表面粗糙度的湿式离合器啮合过程分析

湿式离合器在实际啮合过程中,离合器摩擦片高速运转,摩擦副接触为2个随机粗糙表面的接触,因此分析离合器啮合过程必须考虑摩擦片惯性及摩擦副表面粗糙度的影响.采用Greenwood-Tripp两粗糙表面接触模型,并考虑惯性的影响,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,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,并进行求解.理论计算得出的啮合转矩变化与实验结果相吻合,验证了理论分析的正确性.     

矿车盘式制动器热－结构耦合分析

研究矿车盘式制动器耦合场的分布规律。采用温度场与应力场直接耦合方法,根据矿车制动摩擦副的实际尺寸及热传导的原理,建立摩擦副三维瞬态热-结构耦合的有限元模型,对制动器在紧急制动工况下进行数值模拟。结果表明,耦合场下制动盘温度场、应力场都呈现带状分布,温度与应力的最大值出现在摩擦盘与摩擦片接触挤压处,且应力最大值的出现稍滞后于温度最大值,这说明了二者之间具有耦合特性; 摩擦副径向、轴向具有较大的温度分布梯度,因此会产生较大的热应力,对制动器摩擦副材料造成热冲击和热疲劳,严重时可能会导致制动盘出现裂纹。     

柴油机气缸盖热-固耦合分析

在建立气缸盖实体模型的基础上,利用相关边界条件计算了气缸盖上各区域的换热系数,并对气缸盖进行了温度场仿真计算;分析了在多种工况下气缸盖的应力,确定了结构上的薄弱区域。认为当气缸盖受到热-固耦合共同作用时,气缸盖内部拉压情况变得更加复杂,各部分应力呈现明显的非线性。     

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。     

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。     

湿式离合器流场与作用力模型试验研究

轴向和周向作用力影响湿式离合器宽速域范围工作性能。针对湿式离合器对偶片间带排转矩与轴向力演变问题,根据湿式离合器简化结构,开发湿式离合器模型流场可视化与受力测试试验装置。通过试验测试分析流场演变过程,得到对偶片间带排转矩与轴向力参数影响规律。结果表明,流场包括全液相流和气液分层流两种基本流型,在纯液相和纯气相区之间可形成一个稳定的边界。随着转速的增大、流量的减小和间隙的增加,对偶片间流场中的油液体积分数减小,两相边界向内侧移动。流量和间隙对带排转矩的拐点有显著影响,减小流量和增大间隙都可降低拐点对应的转速。随着转速增大、流量减小和间隙增加,对偶片间轴向力呈现下降趋势。在带排转矩拐点附近,轴向力的作用方向发生改变,且最终轴向力几乎减小到零。     

湿式换挡离合器摩擦片磨损量计算方法的研究

介绍了综合传动湿式换挡离合器的工作原理,通过分析离合器结合分离过程的油压和滑摩转速变化规律,拟合出离合器工作油压与转速的特性方程,建立了离合器摩擦片磨损量计算模型。依据离合器摩擦副磨损试验结果,确定了油压、滑摩转速影响指数与结合次数的关系。利用组建的综合传动湿式换挡离合器磨损量测试试验系统,进行了18 000次离合器换挡试验。试验结果表明,湿式换挡离合器磨损量可以表示为工作油压与滑摩转速的函数。