基于空化效应的液粘离合器传递转矩特性研究

作     者：童耀文 

作者单位：江苏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谢方伟

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：液粘离合器 空化效应 摩擦副 输出转矩 油槽 油膜 

摘      要：液粘离合器作为一种新型的调速装置,依靠多组摩擦副间油膜的粘性剪切传递动力,在矿山、冶金和水利机械中运用广泛,具有显著的节能效果。本文以液粘离合器径向油槽为研究对象,基于油膜空化效应,分析油膜厚度、转速和供给流量对流场特性及输出转矩的影响,探究油膜在高转速区输出转矩降低的原因,主要内容如下:在纯油膜剪切阶段以一对摩擦副间的油膜为研究对象,建立了流场特性数学模型,采用分布解析法得到流场速度、压力以及流量的分布情况,并且分析了油液的粘度、转速以及供给流量对油液径向速度的影响,基于空化Reyonlds边界条件建立了油膜等效半径模型,求解了油膜的等效转矩。基于油膜的空化效应,建立了自由表面VOF模型,对摩擦副间油膜的流场特性进行数值模拟,分析了两相流区域的演变规律,通过改变输入转速、供给流量、入口温度和油膜厚度,揭示了两相流区域以及传递转矩的变化情况。基于油膜的空化效应,建立多组不同油槽参数的油膜仿真模型,分析油膜表面剪切应力、压力以及气体的体积量分布情况,发现了油槽产生的动压效应可以加强壁面粘性剪切力,以及总压能够产生负转矩的情况,研究表明:转速、油膜厚度和油槽参数都对油膜的空化产生一定的影响。最后,通过对比美国通用技术中心印度分公司离合器传递转矩的实验数据,验证了油膜空化条件下,传递转矩模型的合理性。