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重载越野车辆湿式离合器高转速油缸内流场流动状态研究

重载越野车辆湿式离合器高转速油缸内流场流动状态研究

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作者：占超江苏大学

学位级别：硕士

近年来,重载越野车辆逐步向大功率方向发展,对其大功率工况下传动系统的性能需求不断提高。湿式离合器作为传动系统的关键部件,具有传输转矩大、使用寿命长的特点,被广泛应用于重载越野车辆。湿式离合器的接排过程需要高转速油缸系统的... 详细信息

近年来,重载越野车辆逐步向大功率方向发展,对其大功率工况下传动系统的性能需求不断提高。湿式离合器作为传动系统的关键部件,具有传输转矩大、使用寿命长的特点,被广泛应用于重载越野车辆。湿式离合器的接排过程需要高转速油缸系统的协调驱动,因此开展湿式离合器高转速油缸内流场特性研究,以进一步改善湿式离合器及传动系统的工作性能。本文主要采用计算流体力学方法进行湿式离合器高转速油缸内流场的换挡充油特性以及稳态特性的流体仿真研究,研究结果对湿式离合器的充油过程精确控制以及高转速油缸结构设计提供坚实的理论基础。本文的具体研究工作如下:(1)建立了湿式离合器高转速油缸系统的理论模型,对高转速油缸系统中的进油道、主油缸、副油缸以及活塞等各部分进行理论研究,得到高转速油缸系统的活塞驱动方程,并依据理论优化了系统仿真模型。(2)建立了湿式离合器高转速油缸流体域模型,将流体域划分为静止区域、进油道以及主油缸三部分,并划分六面体流体域网格。基于网格模型,利用动网格技术完成离合器换挡充油过程中高转速油缸内流场的瞬态模拟,并从油液体积分数变化、出口流量变化、压力变化以及活塞运动规律四个方面分析仿真结果,以深入探究换挡充油过程中高转速油缸内部油液的流动状态。(3)在标准尺寸的高转速油缸流体域模型基础上,建立了12组不同结构尺寸(内径R、外径R以及轴向宽度b)的流体域模型,并完成高转速油缸内流场稳态模拟。基于仿真结果,研究了入口压力、油缸转速以及结构尺寸对油液压力场与速度场的影响机制。在此基础上,进一步研究内流场的离心油压,并提出滞后系数的概念。通过仿真研究确定了滞后系数与入口压力、油缸转速以及油缸结构尺寸之间的关系,其中入口压力对滞后系数不产生影响;滞后系数与外径正相关;滞后系数与内径、轴向宽度以及油缸转速负相关。结合仿真数据进一步确定滞后系数与油缸转速以及油缸结构尺寸的定量关系式,提出了修正离心油压的计算方法。(4)试验验证在高转速油缸综合性能试验装置上进行,设计了高转速油缸试验件。抽取试验件的流体域模型并进行流体仿真,获取压力、流量的仿真数据。设计了压力特性与通流量特性的试验方案,并根据方案完成高转速油缸综合性能试验。通过试验数据与仿真数据的对比分析充分验证了本文研究方法的合理性与正确性。

关键词：高转速油缸换挡充油特性稳态特性流体仿真滞后系数

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