综合考虑摩擦片与工作介质油的对流换热作用,建立摩擦副混合摩擦阶段热结构耦合物理模型,采用有限元法对带有径向槽的摩擦片在混合摩擦过程中的温度场和应力场进行计算和分析。在相同工况下对比分析摩擦片表面沟槽的宽度和深度对摩擦片温度场的影响和应力场分布,研究发现摩擦片沟槽区的温度远低于摩擦接触区,接触区域的中心形成温度较高的热斑,摩擦片温度随着沟槽宽度的增加而降低,随着沟槽的深度增加先降低后增加。研究结果对液黏离合器运行过程中摩擦副温度场和应力场的预估及摩擦副的设计具有理论和工程指导价值。

根据热传导理论,结合热流密度,考虑摩擦片上沟槽的对流换热作用,建立了液黏调速离合器摩擦副的理论模型。根据离合器实际工况,对摩擦副边界摩擦阶段进行数值分析,研究摩擦副不同材料组合下的温度与变形差异。研究结果表明,摩擦副温度场被沟槽分成了不同温度梯度的椭圆块,高温集中在靠近外径处;相同工况下,对偶片材料为30Cr Mn Si A时温度和变形量最大。摩擦副内外径发生了沿z轴正向和负向位移,整个摩擦副产生碟形翘曲现象。在对偶片外径约束情况下,仅30Cr Mn Si A未发生塑性变形。这对液黏传动机理和摩擦副主动设计具有指导意义。

液粘传动具有启动冲击小、无极调速、过载保护等性能优点广泛应用于大能耗设备的调速启动及运行速度控制。但是传动机理和精密、耐磨以及长寿命的液粘传动关键零件的设计制造是制约其应用的瓶颈。本文阐述了液粘传动机理、液粘传动摩擦副间流体的流场特性、液粘传动设备摩擦副设计及材料选型等在系统分析现有研究成果的基础上提出了采用耦合激光微造型和反变形对对偶片进行结构和表面微织构主动设计制造的思想以减小对偶片型面的变形。