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热力耦合条件下PTFE基复合材料摩擦温度场的数值分析

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热力耦合条件下PTFE基复合材料摩擦温度场的数值分析

作者：林子钧合肥工业大学

学位级别：硕士

聚四氟乙烯(PTFE)是一种综合性能优良的自润滑材料,在减摩部件中获得广泛应用。由于在摩擦过程中会产生大量摩擦热,而PTFE对摩擦热具有较强的敏感性,因而其摩擦性能与温度有很强的关联性。研究PTFE基复合材料的摩擦温度场、及其与材料... 详细信息

聚四氟乙烯(PTFE)是一种综合性能优良的自润滑材料,在减摩部件中获得广泛应用。由于在摩擦过程中会产生大量摩擦热,而PTFE对摩擦热具有较强的敏感性,因而其摩擦性能与温度有很强的关联性。研究PTFE基复合材料的摩擦温度场、及其与材料配方及热学特性的关系,对于提高PTFE基复合材料的摩擦学特性具有重要意义。为此,本论文选择PTFE基复合材料为研究对象,通过改变其中铜填料的含量来提高复合材料的热学特性,在热力耦合的条件下用有限元数值模拟方法分析了摩擦温度场的变化情况,并利用热电偶、红外热像仪对摩擦过程中PTFE复合材料的温度变化进行了动态记录。在摩擦温度场数值分析时,考虑了摩擦过程中热力耦合因素,对PTFE基复合材料摩擦温度场进行系统分析。分别考虑了Cu粉含量、压力、转速三个因素对复合材料导热性能的影响,并根据模拟分析的结果分析了其温度场分布及其变化规律。结果表明:Cu粉含量越多,PTFE基复合材料的导热性能得到显著提高,复合材料在摩擦过程中温度升高越快,复合材料试样上下表面的温度梯度越小。并且,随Cu粉含量的增加,PTFE基复合材料的摩擦系数逐渐减小,材料的磨损量也呈减少的趋势。压力、转速越大,摩擦热由材料的表层向内层扩散速度越快,温度升高越快,复合材料试样上下表面的温度差也越小。此外,压力越大,其滑动摩擦系数越小;而转速越大,摩擦系数越大。同时,我们运用多功能环境可控摩擦磨损试验机和自制试验台架,完成了Cu粉填充的PTFE基复合材料摩擦温度的测试。本文以Cu粉填充的PTFE基复合材料为下试样,45#钢为上试样,在面接触条件下进行摩擦试验。同样考察了Cu粉含量、速度、压力三个因素对试验结果的影响,采用红外热像仪和热电偶同时对PTFE基复合材料进行了摩擦温度的测试,并将测试结果与模拟结果进行了对比分析,以此对模拟结果的准确性进行验证。对比结果显示温度曲线变化趋势是一致的,分析表明模拟结果与试验测试结果的温度差值呈线性关系,可用回归公式进行定量表达。此外,模拟结果较热电偶测试结果高,而红外测试结果与模拟结果比较接近,考虑到红外热像仪测试结果准确性较高,因而证明了模拟结果是合理准确的。

关键词：热力耦合 PTFE复合材料摩擦温度场红外测温数值分析

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湿式制动器的制动过程和摩擦温度场的研究

有色金属 1997年第1期49卷 14-19页

作者：张文明申炎华张卫钢马飞北京科技大学

根据制动试验台的试验数据给出了湿式制动器制动过程的力学描述，建立了力矩方程、运动方程和功率方程。通过对制动过程的分析提出了摩擦片热传导的物理模型并根据模型建立了求解摩擦温度场的微分方程。摩擦片的损坏主要是由表面温度的... 详细信息

根据制动试验台的试验数据给出了湿式制动器制动过程的力学描述，建立了力矩方程、运动方程和功率方程。通过对制动过程的分析提出了摩擦片热传导的物理模型并根据模型建立了求解摩擦温度场的微分方程。摩擦片的损坏主要是由表面温度的最大值过高引起的。计算结果表明，表面温度不仅与材料的热物理性能参数有关，而且与制动器的结构和制动过程有关。增加摩擦片的厚度可以加大热容量，降低表面温度的最大值。而增加摩擦片片数，即增加实际接触面积对降低表面温度的最大值作用更明显。延长制动时间不能降低表面温度的最大值。因此，制动器设计中应尽可能增加摩擦片接触面积，选择合理的摩擦片厚度。本文的结论也适用于湿式离合器。

关键词：湿式制动器制动过程摩擦温度场制动器

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盘式制动器摩擦温度场数值模拟的研究现状

盘式制动器摩擦温度场数值模拟的研究现状

第十二届全国机构学学术研讨会

作者：林谢昭高诚辉福州大学机械工程系

摩擦副温度场是制动器设计和选择摩擦副材料的重要理论依据。本文评述了盘式制动器摩擦温度场的数学、物理模型及用有限元法模拟温度场的研究现状。

关键词：摩擦温度场盘式制动器数值模拟

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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湿式多片式制动器摩擦热温度场分析

科技信息 2013年第20期 8-9页

作者：罗天洪吴小川黄兴刚钟智赵启东重庆交通大学机电与汽车工程学院重庆大江信达车辆股份有限公司

本文针对湿式多片式制动器的工作特性,并根据制动过程中摩擦副热传导的物理现象建立了求解湿式制动器摩擦温度场数学模型微分方程;同时为了提高制动效率,制动器设计中应尽可能增加摩擦衬片的接触面积或者接触摩擦副的数量,从而减小制动... 详细信息

本文针对湿式多片式制动器的工作特性,并根据制动过程中摩擦副热传导的物理现象建立了求解湿式制动器摩擦温度场数学模型微分方程;同时为了提高制动效率,制动器设计中应尽可能增加摩擦衬片的接触面积或者接触摩擦副的数量,从而减小制动轴向压力。

关键词：湿式多片制动器摩擦温度场热传导

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用有限元法计算盘式制动器非稳态温度场

四川工业学院学报 1989年第2期8卷 97-103页

作者：王志刚四川工业学院机零机原教研室

本文计算了盘式制动器在制动期间的摩擦温度场,这种方法是可行的,计算结果与实测值对比表明,可在摩擦制动器设计时预算温升过程,从而可为制动器的设计提供有利条件。

关键词：有限元法制动器摩擦温度场

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全封闭湿式多盘制动器温度场的有限元分析

矿冶 2007年第1期16卷 57-60页

作者：邢玉涛战凯刘大维严天一青岛大学机电工程学院山东青岛266071 北京矿冶研究总院北京100044

建立了全封闭湿式多盘制动器摩擦元件的有限元分析模型,针对摩擦盘产生热-机失稳现象,应用ANSYS有限元分析软件对全封闭湿式多盘制动器初始接触压力和瞬态温度场进行了分析。有限元分析结果表明,湿式多盘制动器摩擦界面上的接触压力沿... 详细信息

建立了全封闭湿式多盘制动器摩擦元件的有限元分析模型,针对摩擦盘产生热-机失稳现象,应用ANSYS有限元分析软件对全封闭湿式多盘制动器初始接触压力和瞬态温度场进行了分析。有限元分析结果表明,湿式多盘制动器摩擦界面上的接触压力沿摩擦盘半径方向不均匀分布,导致了输入摩擦盘的热流密度分布不均匀;在制动过程中摩擦盘沿半径方向温度梯度过大,导致全封闭湿式多盘制动器对偶摩擦盘的破坏。为提高其使用寿命,在进行制动器结构设计和摩擦材料的选择时,应考虑由热引起的弹性变形对摩擦盘压力场和温度场分布的影响。

关键词：湿式制动器摩擦温度场有限元分析

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基于动态数据的端面摩擦热-力耦合分析

润滑与密封 2014年第6期39卷 76-82,90页

作者：杨婷婷程清俞建卫解挺安徽新华学院土木与环境工程学院安徽合肥230088 合肥工业大学摩擦学研究所安徽合肥230009 安徽合力股份有限公司安徽合肥230601

为了更加准确地探索端面摩擦过程中的温度分布情况,使用端面摩擦过程中的实时动态摩擦因数和红外探头实测温度作为边界条件,在多场耦合软件COMSOL Multiphysics中进行热-力直接耦合分析,并利用红外热像仪对计算结果进行检验。结果表明:... 详细信息

为了更加准确地探索端面摩擦过程中的温度分布情况,使用端面摩擦过程中的实时动态摩擦因数和红外探头实测温度作为边界条件,在多场耦合软件COMSOL Multiphysics中进行热-力直接耦合分析,并利用红外热像仪对计算结果进行检验。结果表明:实时边界条件与数值计算相结合的方法可以准确地模拟出端面摩擦瞬态温度场;摩擦副之间的转速、载荷、摩擦因数是影响温度场分布的主要因素。

关键词：端面摩擦动态摩擦因数 COMSOL Multiphysics 热-力耦合摩擦温度场

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基于ANSYS的湿式制动器摩擦分析

煤矿机械 2021年第5期42卷 85-87页

作者：张红兵郭春秋西安科技大学机械工程学院西安710000

为了研究采煤机湿式制动器的使用性能与失效原因,建立采煤机湿式制动器三维有限元模型,使用ANSYS Workbench对采煤机制动器紧急制动过程进行仿真分析,得出湿式制动器制动工况下温度场、应力场的分布情况。研究结果表明:制动盘表面温度... 详细信息

为了研究采煤机湿式制动器的使用性能与失效原因,建立采煤机湿式制动器三维有限元模型,使用ANSYS Workbench对采煤机制动器紧急制动过程进行仿真分析,得出湿式制动器制动工况下温度场、应力场的分布情况。研究结果表明:制动盘表面温度沿径向呈先增大后减小的趋势,制动盘所受应力的非均匀分布是制动器热机失稳的主要原因。

关键词：湿式制动器有限元方法摩擦温度场