液黏传动油膜动压承载力研究

　　0前言

　　液黏传动是利用油膜的剪切力传递动力的一种新型流体传动形式，具有高效节能、无级调速、启动冲击小和同步传动等特点，在带式输送机、风机、水泵等大功率重载设备的调速启动方面有着广泛的应用前景。

　　当主被动摩擦片相对转动时，摩擦片上开有沟槽，摩擦片之间的液体将产生油膜动压承载力，动压承载力对于油膜的形成具有重要作用。

　　1油膜动压承载力研究

　　摩擦片沟槽有很多种样式，本文采取径向沟槽进行分析，油槽分布形式如图1所示。

　　假设油液的密度ρ和动力黏度μ不变，将摩擦片间的油膜视为等温定常流动场，不考虑压力p沿油膜厚度方向的变化，且认为油膜在厚度方向无流动。

　　根据流体动压润滑理论，动压的完整解析拉普拉斯方程为

　　令圆盘的任意半径r =r₀e_ξ，则式(1 )可表示为

　　对式(2)进行求解可得在θ₁和θ₂区域压力p′、p″沿径向及周向的分布，如图2所示。

　　可以看出油膜动压承载力随半径的增大逐渐减小;在圆周方向，油膜动压承载力在沟槽区及无沟槽区成周期变化，最大值处于沟槽区与无沟槽区分界处。

　　在摩擦片间由于油槽的动压效应产生的油膜动压承载力Fd′为在θ₁和θ₂两部分承载力之和

　　摩擦片上有m个径向油槽，摩擦片总的油膜动压承载力为

　　通过式(4)可以得到油膜动压承载力Fd与油膜厚度δ2的关系曲线，如图3所示。可以看出油膜动压承载力与油膜厚度成反比，δ2在0～0.6 mm内下降较明显，δ2>0.6 mm时，油膜动压承载力变化不大。

　　图3(a)表明油膜动压承载力Fd与摩擦片沟槽深度αg成反比;图3(b)表明油膜动压承载力Fd与沟槽宽度成正比;图3(c)为摩擦片沟槽数目不同时动压承载力的变化曲线，图3(d)为其局部放大图，可以看出油膜动压承载力Fd随摩擦片沟槽数目变化不大。

　　2实验研究

　　为了验证理论分析的正确性，利用液黏传动实验台对油膜压力场进行分析。实验台中摩擦片内外半径分别为135 mm与175 mm，摩擦片沟槽采取径向沟槽。图4为油膜压力沿径向的变化曲线，油膜压力在半径最小处最大，随着半径的增大压力逐渐降低，压力与半径近似呈双曲线关系;有沟槽区油膜的压力比无沟槽区略高。

　　图5为压力测点周向布置图，以沟槽的一边为基准，沟槽区及无沟槽区压力测点的圆周角分别为3°、6°、12°和18°，测点压力分别用p₉、p₁₀、p₁₁和p₁₂表示。