摩擦力矩負(fù)載模擬器摩擦性能研究.pdf

1、摩擦力矩作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管受到的主要負(fù)載之一，它的大小及變化對(duì)噴管的性能影響甚大。本文在前人對(duì)負(fù)載模擬器研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種摩擦力矩負(fù)載模擬器，完成對(duì)噴管摩擦力矩負(fù)載的模擬，并對(duì)該負(fù)載模擬器摩擦性能展開研究。摩擦性能好壞取決于摩擦材料本身和外界參數(shù)對(duì)它的影響。本文主要對(duì)負(fù)載模擬器摩擦力矩計(jì)算、摩擦片參數(shù)確定、摩擦片材料選取及摩擦副熱仿真分析研究，探討各參數(shù)對(duì)負(fù)載模擬器摩擦性能的影響。
　　分析摩擦力矩負(fù)載模擬器的工作原理，與傳統(tǒng)

2、模擬器相比，該模擬器在消除多余力和提高系統(tǒng)頻寬方面性能優(yōu)越。采用集中應(yīng)力算法和微積分算法，推導(dǎo)不同形狀摩擦片摩擦力矩公式。計(jì)算摩擦片不同形狀、不同尺寸及不同組數(shù)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力矩大小，分析這些參數(shù)對(duì)摩擦力矩波動(dòng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明，大尺寸、多組數(shù)、方形摩擦片是首選。但是，尺寸大、組數(shù)多會(huì)占用更多空間，且方形在使用時(shí)需要附加約束結(jié)構(gòu)，增加了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。在此基礎(chǔ)之上，總結(jié)各參數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用場(chǎng)合，為選擇摩擦片參數(shù)、摩擦副熱仿真參數(shù)設(shè)定提供

3、參考。
　　分析負(fù)載模擬器摩擦副溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合問題，探究摩擦副接觸界面間傳熱規(guī)律，建立三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)方程。計(jì)算熱交換系數(shù)和熱流密度分配系數(shù)等邊界條件，求解摩擦副溫度場(chǎng)的數(shù)值解。利用有限元軟件對(duì)摩擦副熱仿真分析，探討壓力、陽球擺動(dòng)頻率、摩擦副材料比熱容及熱交換系數(shù)等參數(shù)對(duì)摩擦副溫度值影響規(guī)律，為摩擦材料的選擇提供理論依據(jù)。結(jié)果表明，壓力和頻率增加都會(huì)使溫度升高。為防止溫度過高影響系統(tǒng)性能，選擇高比熱容的摩擦片或陽球材料或提高陽球

4、與周圍空氣的熱交換系數(shù)等措施，可以緩解系統(tǒng)因?yàn)槟Σ翆?dǎo)致的溫度升高問題。
　　用摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)試金屬基、半金屬基及C/C三類材料的摩擦性能，分析壓力、轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)三類材料摩擦性能的影響規(guī)律。利用紅外測(cè)溫儀測(cè)試接觸面上的溫度值，分析材料摩擦系數(shù)在不同溫度下的波動(dòng)大小。結(jié)果表明，除黃銅+石墨材料外的金屬基材料摩擦性能受壓力、轉(zhuǎn)速及溫度影響較大。半金屬基材料因有明顯“熱衰退”現(xiàn)象，只受溫度影響較大。金屬基和半金屬基主要應(yīng)用于摩擦系數(shù)較大、穩(wěn)