液体黏性传动装置温控系统的研究

　　1 液体黏性传动装置的基本工作原理及构成

　　液体黏性传动是流体传动中一门新兴的学科,它与液压传动和液力传动在基本概念和工作原理上有着本质的区别。液压传动是基于帕斯卡原理,运用液压的压能来传递动力;液力传递是基于欧拉方程,以液体动量矩的变化来传递动力;而液体黏性传动是基于牛顿内摩擦定律,以黏性液体为工作介质,依靠主、从构件之间液体油膜的黏性剪切力来传递动力、调节速度和转矩的一种液体黏性牵引传动。液体黏性传动装置的机械构成如图1所示。其主动轴上带有与主动轴外齿相联的主动摩擦片,从动轴上带有与从动轴内齿相联的从动摩擦片。在工作过程中,液体黏性传动装置的主动轴通常与电动机相联,从动轴与负载相联,主动轴带动主动摩擦片同步旋转时,通过摩擦片之间的黏性流体形成油膜带动从动摩擦片旋转,从动摩擦片带动从动轴转动。当改变控制油缸中的油压大小来调节主、从动摩擦片之间的油膜厚度时,可以改变从动轴输出转速和转矩的大小,从而改变主电机负载的大小。

　　2 液体黏性传动装置热量产生的原因分析

　　液体黏性传动装置在运行过程中会产生大量的热量,特别是当主从动摩擦片之间有相对滑差时。为保证系统的正常工作,需要设计合理的冷却系统进行散热。而要设计合理的冷却系统,对于发热源的分析显得尤为重要。在此重点研究的就是液体黏性传动装置在工作过程中的发热。实践证明,液体黏性传动装置在主从动摩擦片有滑差的情况下发热量的来源主要是以下几个方面:

　　(1)主从动摩擦片有滑差时,由于油膜滑差剪切力产生的热量;

　　(2)液压系统本身工作产生的热量;

　　(3)液体黏性传动装置的周向高速搅油产生的热量;

　　(4)多组轴承的高速旋转产生的效率损失。

　　2.1 在有滑差的情况下产生热量的分析

　　在进行液体黏性传动装置发热功率分析时,滑差功率损失是主要的。

　　液体黏性传动装置所能传递的转矩

　　在不考虑轴承、机械密封等损失时,液体黏性传动装置的效率

　　由于滑差存在的功率损失

　　由式(3)可知,对于同一种工作油来说,滑差功率损失的大小与转速差的平方成正比,与油膜的厚度成反比。损失的功率转化为热能,传动装置主、从动轴转速差越大,效率越低,发热越严重。

　　2.2 液压系统本身产生的热量分析

　　液体黏性传动装置在工作过程中,其液压系统的功率损失一方面会造成能量上的损失,使系统的总效率下降,另一方面损失掉的这一部分能量大都转化成热量。