發(fā)布時間：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、位移場有關(guān),還與潤滑及冷卻介質(zhì)的流場有關(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)雜油路流場的方法,以及基于流體能量守恒方程分析潤滑油剪切作用下摩擦片副溫度場的方法,開展離合器空轉(zhuǎn)狀態(tài)潤滑油路流場分析、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)行試驗研究,揭示潤滑油油路結(jié)構(gòu)、摩擦片油槽結(jié)構(gòu)及離合器使用工況等因素對摩擦離合器發(fā)熱的影響規(guī)律,對低發(fā)熱、高壽命、高可靠的離合器設(shè)計具有重要的理論意義及工程應(yīng)用價值。 本文項目來源于重慶市科技攻關(guān)計劃項目“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)行耦合分析及實驗研究。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)對摩擦片間潤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;針對離合器的不同使用工況進(jìn)行油路流場分析,研究入口流量和潤滑油溫度對摩擦片間潤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潤滑油溫度的影響;而后對摩擦片進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,以研究離合器空轉(zhuǎn)時潤滑油流量、油槽形式等對摩擦片變形的影響。 ③針對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)流道流體動力學(xué)有限元分析模型,對調(diào)壓閥內(nèi)流道的流場進(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,同時分析了不同工作油溫對閥件內(nèi)流道流場的影響。 ④構(gòu)建帶徑向油槽和螺旋油槽的摩擦片三維實體模型和瞬態(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)溫度場,得出接排過程中摩擦片的溫度云圖及最高溫度隨時間變化曲線,并研究油槽寬度對摩擦片溫度分布的影響;考慮摩擦片與摩擦片座、對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臺,進(jìn)行了二級調(diào)壓閥壓力試驗研究,得出不同開口度的工作油壓曲線;針對原始結(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、溫度等對入口壓力、出油溫度的影響規(guī)律。試驗數(shù)據(jù)與分析結(jié)果吻合良好。
【圖文】：

1.1 問題的提出及研究意義1.1.1 問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)簡單、換向時間短等優(yōu)點，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越大，摩擦片的相對線速度越來越高，離合器的發(fā)熱量隨之增大，離合器出現(xiàn)過熱故障的幾率大大增加。隨著我國“航海大國”戰(zhàn)略的逐步推進(jìn)，作為艦船動力傳動關(guān)鍵部件之一的濕式多片摩擦離合器，直接影響著我國艦船動力系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文研究內(nèi)容來源于重慶市科技攻關(guān)計劃項目“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象，進(jìn)行熱-流和熱-結(jié)構(gòu)相結(jié)合的耦合分析和試驗研究，解決摩擦片相對線速度較高時的過熱問題，對提高我國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，摩擦片相對線速度較高，若摩擦片和對偶片之間間隙過小，由于油膜剪切產(chǎn)生的帶排力矩大于負(fù)載力矩，帶動負(fù)載在較高轉(zhuǎn)速下跟轉(zhuǎn)，，出現(xiàn)潤滑油溫快速超過許用值。船用濕式多片摩擦離合器使用潤滑油進(jìn)行分片，如果摩擦片與對偶片分離不徹底，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。因此針對這兩方面的研究成為解決離合器過熱問題的主要措施。第07期 呂和生：船用濕式多片摩擦離合器耦合分析及試驗研究
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：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)速離合器摩擦副潤滑油道設(shè)計及特性分析[J];煤炭學(xué)報;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)壓閥流場數(shù)值仿真[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2013年03期

本文編號：2702223