船用濕式多片摩擦離合器耦合分析及試驗(yàn)研究.pdf

1、船用濕式多片摩擦離合器在較高速度時(shí)容易發(fā)生滑摩或油膜剪切發(fā)熱問題,這不僅與摩擦片內(nèi)部溫度場(chǎng)、位移場(chǎng)有關(guān),還與潤(rùn)滑及冷卻介質(zhì)的流場(chǎng)有關(guān)。本文提出基于兩方程湍流模型分析濕式多片摩擦離合器復(fù)雜油路流場(chǎng)的方法,以及基于流體能量守恒方程分析潤(rùn)滑油剪切作用下摩擦片副溫度場(chǎng)的方法,開展離合器空轉(zhuǎn)狀態(tài)潤(rùn)滑油路流場(chǎng)分析、摩擦片副熱-流和熱-結(jié)構(gòu)分析,接排過程摩擦片組瞬態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,并進(jìn)行試驗(yàn)研究,揭示潤(rùn)滑油油路結(jié)構(gòu)、摩擦片油槽結(jié)構(gòu)及離合器使用工況等

2、因素對(duì)摩擦離合器發(fā)熱的影響規(guī)律,對(duì)低發(fā)熱、高壽命、高可靠的離合器設(shè)計(jì)具有重要的理論意義及工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文項(xiàng)目來源于重慶市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“高性能船舶用齒輪箱系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”(CSTC:2007AB3030)及“船用濕式多片摩擦離合器關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”(CSTC:2008AC3102)。針對(duì)船用齒輪箱中的濕式多片摩擦離合器進(jìn)行耦合分析及實(shí)驗(yàn)研究。主要研究工作如下:
　　 ①綜合考慮離合器的結(jié)構(gòu)和使用工況,基

3、于原有結(jié)構(gòu)建立了濕式多片摩擦離合器油路流場(chǎng)的參數(shù)化有限元分析模型,研究濕式多片摩擦離合器的油路結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦片間潤(rùn)滑油壓力分布的影響,并提出了五種油路結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案；針對(duì)離合器的不同使用工況進(jìn)行油路流場(chǎng)分析,研究入口流量和潤(rùn)滑油溫度對(duì)摩擦片間潤(rùn)滑油壓力分布的影響。
　　 ②基于流體能量守恒方程,建立摩擦片副中潤(rùn)滑油熱-流耦合分析模型,研究離合器空轉(zhuǎn)速度、油量、摩擦片油槽形式及片間間隙對(duì)潤(rùn)滑油溫度的影響:而后對(duì)摩擦片進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)耦合分

4、析,以研究離合器空轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑油流量、油槽形式等對(duì)摩擦片變形的影響。
　　 ③針對(duì)船用濕式摩擦離合器調(diào)壓閥的閥體結(jié)構(gòu)及橢球形閥芯形狀,建立調(diào)壓閥內(nèi)流道流體動(dòng)力學(xué)有限元分析模型,對(duì)調(diào)壓閥內(nèi)流道的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值仿真,得出不同閥芯開口度下的壓力云圖、速度矢量圖以及閥口油壓曲線,同時(shí)分析了不同工作油溫對(duì)閥件內(nèi)流道流場(chǎng)的影響。
　　 ④構(gòu)建帶徑向油槽和螺旋油槽的摩擦片三維實(shí)體模型和瞬態(tài)傳熱有限元模型,分析離合器接排過程中單片摩擦片的瞬態(tài)

5、溫度場(chǎng),得出接排過程中摩擦片的溫度云圖及最高溫度隨時(shí)間變化曲線,并研究油槽寬度對(duì)摩擦片溫度分布的影響；考慮摩擦片與摩擦片座、對(duì)偶片與離合器齒輪間花鍵副摩擦力作用,分析了摩擦片副間的正壓力和花鍵齒間摩擦力的分布規(guī)律；而后建立多對(duì)摩擦片副的熱彈接觸有限元分析模型,通過瞬態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,得出接排過程中摩擦片組溫度云圖及分布規(guī)律,同時(shí)分析了摩擦片的熱彈變形及片間接觸壓力。
　　 ⑤搭建了船用齒輪箱綜合性能試驗(yàn)臺(tái),進(jìn)行了二級(jí)調(diào)壓閥壓力