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湿式摩擦离合器油路流场及摩擦片瞬态温度场分析

张世军  
【摘要】: 过热是湿式多片摩擦离合器最常见的故障之一,在工程实践中受到广泛的关注。研究发现,离合器过热故障不仅在接排过程中会发生,在空转状态下也会发生,主要是由于摩擦片与对偶片分离不彻底产生滑摩会导致润滑油油温过高而影响正常工作。因此,研究离合器空转状态和接排过程的发热因素对解决离合器过热失效问题具有重要的工程意义。 本文研究来源于重庆市科技攻关计划项目。针对船用齿轮箱中的湿式多片摩擦离合器,运用数值仿真方法研究空转状态油路结构的流场和接排过程摩擦片的瞬态温度场,进而为设计低发热、高寿命、高可靠的离合器打下基础。本文的主要研究工作如下: ①综合考虑离合器的结构和使用工况,以油路中摩擦片间隙、喷油孔直径、润滑油入口流速、润滑油温度等为可变参数,建立了湿式多片摩擦离合器油路流场的参数化有限元分析模型。 ②利用ANSYS/FLOTRAN软件对离合器油路进行流场分析,研究湿式多片摩擦离合器的油路结构对摩擦片间润滑油压力分布的影响,基于仿真结果提出油路结构改进方案,并进行对比分析。 ③针对离合器的不同使用工况,进行油路的流场分析,得出不同工况下润滑油的油压云图和流速矢量图;进而研究入口流量和润滑油温度对摩擦片间润滑油压力分布的影响,并与试验结果进行比较。 ④构建了带径向油槽和螺旋油槽的摩擦片三维实体模型和瞬态传热有限元模型,分析了离合器接排过程,推导了摩擦片热流密度的计算公式,计算了摩擦片的对流换热系数。 ⑤应用ANSYS软件分析了离合器接排过程中摩擦片的瞬态温度场,得出接排过程中摩擦片的温度云图及最高温度随时间变化曲线,并研究了油槽宽度对摩擦片温度分布的影响。


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