船用濕式多片摩擦離合器耦合分析及試驗研究.pdf

1、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

2、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

3、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)的改進方案；針對離合器的不同使用工況進行油路流場分析,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:而后對摩擦片進行熱-結(jié)構(gòu)耦合分

4、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)

5、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,進行了二級調(diào)壓閥壓力