發(fā)布時(shí)間：2020-06-08 00:22

【摘要】：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(wèn)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(kāi)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(guò)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(lái)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(kāi)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(guò)程中單片摩擦片的瞬態(tài)溫度場(chǎng),得出接排過(guò)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(guò)瞬態(tài)熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,得出接排過(guò)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)壓閥壓力試驗(yàn)研究,得出不同開(kāi)口度的工作油壓曲線;針對(duì)原始結(jié)構(gòu)及五種改進(jìn)油路結(jié)構(gòu)、摩擦片不同間隙及油槽參數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得出了不同油路結(jié)構(gòu)、摩擦片間隙、油槽參數(shù)以及進(jìn)油流量、溫度等對(duì)入口壓力、出油溫度的影響規(guī)律。試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析結(jié)果吻合良好。
【圖文】：

1.1 問(wèn)題的提出及研究意義1.1.1 問(wèn)題的提出濕式多片摩擦離合器具有體積小、傳遞扭矩大、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、換向時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，在艦船行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。隨著艦船柴油機(jī)功率的不斷增加，配套的濕式多片摩擦離合器尺寸越來(lái)越大，摩擦片的相對(duì)線速度越來(lái)越高，離合器的發(fā)熱量隨之增大，離合器出現(xiàn)過(guò)熱故障的幾率大大增加。隨著我國(guó)“航海大國(guó)”戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，作為艦船動(dòng)力傳動(dòng)關(guān)鍵部件之一的濕式多片摩擦離合器，直接影響著我國(guó)艦船動(dòng)力系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文研究?jī)?nèi)容來(lái)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），以圖 1.1 所示的船用濕式多片摩擦離合器為研究對(duì)象，進(jìn)行熱-流和熱-結(jié)構(gòu)相結(jié)合的耦合分析和試驗(yàn)研究，解決摩擦片相對(duì)線速度較高時(shí)的過(guò)熱問(wèn)題，對(duì)提高我國(guó)離合型船用齒輪箱研制水平具有重要意義。

表面有嚴(yán)重的黑斑。離合器嚴(yán)重帶排引起的發(fā)熱主要是離合器空轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦片相對(duì)線速度較高，若摩擦片和對(duì)偶片之間間隙過(guò)小，由于油膜剪切產(chǎn)生的帶排力矩大于負(fù)載力矩，帶動(dòng)負(fù)載在較高轉(zhuǎn)速下跟轉(zhuǎn)，，出現(xiàn)潤(rùn)滑油溫快速超過(guò)許用值。船用濕式多片摩擦離合器使用潤(rùn)滑油進(jìn)行分片，如果摩擦片與對(duì)偶片分離不徹底，摩擦片或?qū)ε计�有翹曲，可能出現(xiàn)碰摩或者滑摩，帶排現(xiàn)象更嚴(yán)重，發(fā)熱量更大。因此針對(duì)這兩方面的研究成為解決離合器過(guò)熱問(wèn)題的主要措施。第07期 呂和生：船用濕式多片摩擦離合器耦合分析及試驗(yàn)研究
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.4;U664

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 崔紅偉;姚壽文;閆清東;王修鵬;李文達(dá);;液黏調(diào)速離合器摩擦副潤(rùn)滑油道設(shè)計(jì)及特性分析[J];煤炭學(xué)報(bào);2012年S2期

2 郭昌盛;林騰蛟;呂和生;何澤銀;;基于浸入固體法的濕式離合器調(diào)壓閥流場(chǎng)數(shù)值仿真[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2013年03期

本文編號(hào)：2702223