湿式多片离合器翘曲特性模拟与试验

湿式离合器摩擦副平均温升特性研究马彪;陈飞;李和言;熊涔博;王宇森;李耿标【摘要】针对湿式换挡离合器结合过程温升特性,基于集总参数法将离合器液压系统各元件简化为节点,建立了系统热阻网络模型与试验系统,研究获得了冷却润滑流量和转速差对离合器温升的影响规律.研究结果表明:在中低摩擦热负荷下,离合器温升对冷却流量的改变不敏感;在中高摩擦热负荷下,冷却流量变化对离合器温升影响显著,但当冷却流量增大到超过某一临界值时,流量增加对离合器温升影响微弱;转速差与离合器结合油压影响摩擦热负荷强度;离合器温升表现为转速差的线性增长关系,在相同冷却润滑状态下,转速差每增加100 r/min,离合器温升增加8.05％.通过仿真结果与试验数据的对比,验证了所建模型的有效性,该模型能较好反映离合器正常工况的温升特性.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2016(037)006【总页数】8页(P961-968)【关键词】兵器科学与技术;湿式离合器;热阻网络;热平衡【作者】马彪;陈飞;李和言;熊涔博;王宇森;李耿标【作者单位】北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U463.2湿式换挡离合器是液力机械变速箱的核心部件，在车辆起步和换挡过程中，由于主、被动片转速差较大，滑摩产生的热功率能达到几十千瓦，如果不能及时散热，将形成局部高温［1］，若长时间处于高转速差、高油压下滑摩将造成离合器烧蚀。

目前通常采取增加冷却润滑流量的方法降低工作温度，但是过大的冷却润滑流量又增大空载损失。

研究表明，离合器产热是变速箱产热的重要来源，产热的85%由润滑油带走，其余15%经箱体与周围环境进行热交换散离系统［2］。

2005年11月农业机械学报第36卷第11期湿式离合器换挡过程动态特性杨树军　苑士华　胡纪滨 【摘要】　建立了描述湿式离合器结合过程的多状态动力学模型,通过台架试验验证了模型的正确性。

在离合器油缸充油过程中,缸内油压取决于油缸的结构参数;活塞达到其最大行程时,产生摩擦扭矩,形成换挡冲击,缓冲起始压力越高,冲击越大;滑摩时间、最大实际摩擦扭矩等取决于缓冲起始压力和终止压力,以及压力变化过程。

随着缓冲起始压力的减小,离合器的滑摩时间、最大滑摩扭矩、最大动载系数、滑摩功都在增大,但换挡冲击减小。

关键词:湿式离合器　换挡　动力学模型中图分类号:U 463.22+1.4文献标识码:AStudy on D ynam ic Performance i n Engagem en t Process of W et ClutchYang Shu jun1,2　Yuan Sh ihua 2　H u J ib in 2(11E ast Ch ina J iaotong U n iversity 21B eij ing Institu te of T echnology )AbstractA m u lti m ode dynam ic m odel of a w et clu tch in engagem en t p rocess w as develop ed and its co rrectness w as verified by the exp eri m en t .F rom the si m u lati on ,the fo llow ing conclu si on s w ere ex tracted :in o il feeding p rocess of the w et clu tch ,the p ressu re in the hydrau lic cylinder w as influenced by the stiffness and o riginal length of retu rn sp ring ,p iston stroke ,the area of hydrau lic cylinder and etc .,and w as indep enden t of the in itial buffering p ressu re that w as set by the digital p ropo rti onal relief valve ;w hen the p iston cam e to the end ,the p ressu re ro se i m m ediately ,the i m p act fricti onal fo rce b rough t i m p act to rque in gear sh ifting p rocess ;the h igher the in itial buffering p ressu re ,the b igger the i m p act to rque .T he sli pp ing ti m e and u lti m ate fricti onal to rque w ere decided by the in itial buffering p ressu re ,the final buffering p ressu re and the p rocess from the in itial buffering p ressu re to the final buffering p ressu re .W hen the in itial buffering p ressu re decreased ,the sli pp ing ti m e ,u lti m ate fricti onal to rque ,m ax i m al dynam ic to rque facto r and fricti onalw o rk increased ,bu t the first i m p act in sh ifting p rocess w as decreased .Key words W et clu tch ,Sh ifting ,D ynam ic m odel收稿日期:20040917杨树军　华东交通大学机电工程学院　副教授　博士生(北京理工大学),330013　南昌市苑士华　北京理工大学机械与车辆工程学院　教授　博士生导师,100081　北京市胡纪滨　北京理工大学机械与车辆工程学院　副教授　博士 引言车辆换挡过程中,由于转动惯量角速度发生变化,各种有级式变速箱都存在换挡冲击[1]。

以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存在的。

通常离合器在发动机和变速器，它连接到发动机飞轮的活动部分之间安装时，传输是连接至驱动部。

对于所有类型的汽车被广泛使用湿式离合器，实际上是一个独立的机构，可以依靠它们的主人，摩擦的驱动部之间来传递动力。

离合器的主要功能是切断，发动机和传动系统实现平滑的参与，以确保顺利启动汽车; 移位中分离发动机和传动系统，减少了换档变速器的影响；受到在工作更大的动态负载时，以限制传动系的最大转矩经受份防止传动系统损坏由于过载;有效地降低传动系的振动和噪音。

关键字：湿式离合器离合器摩擦片减振盘第1章绪论1.1引言1.3. 3湿式离合器的优点 (6)第2章基本尺寸参数选择2.1离合器基本性能关系式 ......................................................... 8 2. 2后备系数的选择 .. (8)第1章绪论1.1 引言以内燃机在作为动力的机械传动汽车中，离合器是作为一个独立的总成而存 在的。

通常离合器在发动机和变速器，它连接到发动机飞轮的活动部分之间安装 时，传输是连接至驱动部。

对于所有类型的汽车被广泛使用湿式离合器，实际上 是一个独立的机构，可以依靠它们的主人，摩擦的驱动部之间来传递动力。

离合目录1. 4设计内容 ....1.5方案选择 31.3湿式离合器的结构及其优点 (5)1.3.1湿式离合器的结构 (5)7器的主要功能是切断，发动机和传动系统实现平滑的参与，以确保顺利启动汽车; 移位中分离发动机和传动系统，减少了换档变速器的影响；受到在工作更大的动态负载时，以限制传动系的最大转矩经受份防止传动系统损坏由于过载;有效地降低传动系的振动和噪音。

1.2 离合器的发展在离合器结构，最成功的锥形离合器的早期发展。

其原型已被安装在1889 年德国戴姆勒公司生产的汽车钢制车轮。

它是发动机飞轮的内孔锥形制成的离合器的积极成员。

湿式离合器摩擦片油路流场仿真分析夏思康;姜涛;吴俊;陈文君;黄张璋【摘要】通过运用不可压缩流体控制方程和RNGk-E湍流模型,建立了湿式离合器油路的三维模型,借助ANSYSWorkbench有限元分析软件软件,分析了湿式离合器接合过程中流场分布规律.研究结果为湿式多片离合器的优化设计和离合器的散热提供了参考.【期刊名称】《南方农机》【年(卷),期】2017(048)004【总页数】3页(P64-66)【关键词】湿式离合器;油路;湍流模型;流场分析【作者】夏思康;姜涛;吴俊;陈文君;黄张璋【作者单位】湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105;湘潭大学机械工程学院,湖南湘潭 411105【正文语种】中文【中图分类】TH133湿式多片式离合器具有使用寿命长、体积小、工作平稳等特点，因而得到了普遍应用。

湿式离合器的工作是通过主、从动摩擦片相互配合来达到相同的转速，从而实现换档操作。

在理想的工作状态下，离合器摩擦片之间相互存在着润滑油，离合器空转时产生的热量影响不大，但实际工况并非如此。

经过分析，合适的油槽结构可起到刮油、冷却的作用，当离合器摩擦片间的润滑油路设计不合理时，会导致摩擦片间润滑油压分布不均匀，摩擦片表面产生的热量分布也不均匀，间隙较小的摩擦片会因为相对滑动速度较高、润滑冷却不良的状态，导致高的局部温度和很大的热应力。

当温度过高时，容易产生过热烧毁，还有可能会导致翘曲和粘接现象。

国内外已有很多专家学者对离合器摩擦片的热力学进行了研究。

如运用ANSYS有限元分析对微型汽车离合器瞬态温度场及温度云图进行深入研究，得到离合器摩擦副温度场的分布特点，并证明了研究方法的正确性和有效性；以及给出湿式摩擦离合器的摩擦热和对流换热系数计算公式，用瞬态温度场有限元法求解了空转和接合时摩擦片的热传导过程等。

—42—工作研究湿式DCT 带排转矩的建模仿真及试验分析李 杨（承德石油高等专科学校，河北 承德 067000）摘 要：本文是在前人研究成果的基础上，采用数据模拟出离合器带排转矩的规则，即离合器半径随着钢片和摩擦片转速差的不断增大先不变然后减小，然后利用网络技术仿真，提取出离合器转速差下的带排转矩，并有效的处理润滑油油膜分布和摩擦片表面压力的关系，最后将离合器润滑油油膜分布图与前人研究中所得出的油膜示意图进行对比，从而通过试验来分析湿式离合器带排转矩的特性。

关键词：湿式离合器；带排转矩；建模仿真；试验湿式离合器主要是通过粘性和摩擦来启动运行的，在切断传输动力中起到了重要的作用，当在湿式离合器的结合和分离过程中，因为摩擦片会出现摩擦起热的情况，因此在摩擦片作业的过程中必须要加入润滑油，才能够保证钢片和摩擦片之间的正常接触，还能够通过润滑油清洗表面，让湿式离合器在运行过程中变得更加舒适和平稳。

但是，当摩擦片中加入润滑油后，会产生带排转矩，这样一来不仅会导致离合器擦片过程中润滑油的温度上升，还会降低湿式离合器的运行效率，从而更影响到了离合器的散发功能，所以说深入研究湿式离合器带排转矩，能够更好的控制湿式离合器的工作作业。

1 湿式离合器带排转矩的建模仿真根据湿式离合器的实际应用情况，建立了湿式离合器的基本模型，并采用网格应用网络技术来在不同的油温下计算不同的转速差，在计算出结果之后进行逐一处理[1]。

湿式离合器带排转矩会随着离合器的被动片和主动片会随着进油温度和转速差的变化情况进行变化，如图1所示。

图1 不同进油温度下离合器摩擦片带排转矩变化分析本建模仿真的模拟结果可得出，在转速较低的情况下，湿式离合器被动片和主动片的转速差与离合器带排转矩的大小成正比，当转速差逐渐增大到一定的数值之后，离合器带排转矩会随着转速差的增大而慢慢减小，随后趋向于平稳的趋势[2]。

在转速差较低的情况下，基本上不呈现出负压，而在转速较高的情况下，离合器摩擦片的内半径存在负压，这也说明了在摩擦片的负压区域内不存在润滑油，这也表明了在此种条件下润滑油的油膜开始进行收缩。

液黏离合器摩擦副热屈曲特性仿真分析卫小强; 王其良; 崔红伟【期刊名称】《《科学技术与工程》》【年(卷),期】2019(019)021【总页数】6页(P167-172)【关键词】液黏离合器; 温度场; 屈曲模态; 临界屈曲温度【作者】卫小强; 王其良; 崔红伟【作者单位】陆军装甲兵学院蚌埠校区装备作战运用系蚌埠233050; 太原理工大学机械工程学院太原030024【正文语种】中文【中图分类】TK124液黏离合器广泛应用于风机、水泵的调速及矿用带式输送机和刮板输送机等设备的软启动，具有启动冲击小、高效率及高可靠性等优点[1]。

软启动过程中摩擦副间的相对滑摩会产生大量的热，使摩擦副温度升高，由于内外径处滑动速度及散热条件的不同，必然会产生径向温度梯度，从而引起热应力。

当产生的热应力超过临界值时，摩擦副会发生变形甚至失效，进而影响液黏离合器的工作性能。

因此，对摩擦副的温度场分布及热屈曲变形进行研究具有重要的理论意义。

胡宏伟等[2]根据湿式离合器传动系统动力学模型，并基于接合过程比例控制压力模型得到了接合过程中摩擦副温度场的变化规律。

王其良等[3]研究了软启动过程中摩擦副温度场的分布特性及不同接合压力和相对转速对温度场的影响。

王宏伟等[4]采用ABAQUS软件基于接触模型对湿式离合器滑摩过程中温度场及应力场进行了分析。

马立刚等[5]通过试验研究了铜基和碳基两种摩擦材料带排、温升及转速差对输出转矩的影响。

夏德茂等[6]建立了二维轴对称摩擦制动器热弹性失稳的数学模型，研究了临界速度、扰动增长系数和瞬态温度的变化规律。

熊涔博等[7]建立了有限厚钢片在移动热流输入作用下的温度场模型，研究了不同接触比对钢片温度场的影响及钢片厚度和相对滑摩转速对温度的影响。

Ma[8]研究了汽车盘式制动器的热变形过程，建立了环形片热翘曲模型。

Zhao等[9]对汽车离合器热屈曲的稳定性边界条件进行了有限元分析。

李明阳等[10，11]建立了摩擦对偶钢片各阶临界屈曲应力计算模型，定量分析了厚度、径向温差等参数对摩擦对偶钢片临界屈曲应力的影响。