矿用机车离合器摩擦片接合过程热分析

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1、万方数据第29卷第3期煤矿机械V01．29No．32008年3月CoalMineMachineryMar·2008矿用机车离合器摩擦片接合过程热分析*杨勇强1．郭卫2．孙建功1，张曼1(1．陕西科技大学机电工程学院，西安710021；2．西安科技大学机械工程学院，西安710054)摘要：在摩擦离合器接合过程动力学分析的基础上，建立了摩擦片热分析数学模型，并利用MATLAB对摩擦片温度场进行了仿真分析。结果显示摩擦片表面温度随着时间成正比例增长，温升值随着摩擦片半径大小呈线性分布，并与外部载荷有关。该分析为摩擦离合器热变形分析提供了一

2、定的理论依据。关键词：摩擦离合器；热分析；温度场；仿真中图分类号：THl33．4文献标志码：A文章编号：1003．0794(2008)03．0084-03ThermmAnalysisofClutchFrictionPlateinMineralLocomotiveYANGYong—qi删。GUOw舒。SUNJian—g婀喀，ZHANGMallI’(1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ShanxiUniversityofScienceandTechnology。Xi’an71(10

3、21。China；2．SchoolofMechanicalEngineering。Xi’allUnivemityofScience＆Technology，Xi’all710054，China)Abstract：Thermalanalysismathematicalmodelofclutchfrictionplatewasestablished，basedONengagementdynamicanalysisofits，temperaturefieldofitgwassimulatedusiIlgMATLAB，andfinallyde

4、monstratedthatsurfacetemperaturebeDDrnestheproportionalongwiththetimetogrow．temperature—riseassumeslineardis—tributionalongwithradiussizeoffrictionplate．andconcernswithexteriorload．眦8analysisprovidestheorybasisforfrictionclutchthermaldeformationanalysis．Keywords：fricti

5、onclutch；thermalanalysis；temperaturefield；simulation1离合器接合过程摩擦片摩擦生热分析摩擦离合器是汽车传动系统的重要零部件之一，其直接影响着汽车的正常运转和安全工作。离合器摩擦片之间摩擦生热，引起接合区域温度升高，温度在离合器接合过程中的变化对离合器摩擦片工作性能和使用寿命的影响非常大。在实际应用中离合器80％以上的损坏是烧结、龟裂，以及由于受热变形使离合器产生副磨损；此外还有受热后材料性能变化，使摩擦系数急剧降低而失效等。但是，离合器在接合过程中的动态温度研究一直是个薄弱环节。因

6、此对离合器接合过程中的动态温度进行研究具有非常重要的实际意义。离合器基本动力学模型数学表达式为肘。一M。=J。30J。／3t1⋯坂一M。=J。a∞。／3tJ一式中M。——离合器输入转矩，与柴油机有关；肘。——离合器滑摩转矩；膨。——折算到离合器输出轴的地面阻力矩；∞¨cc，。——离合器输入、输出轴角速度；L、．，。——折算到离合器输入、输出轴上的转动惯量。在分析摩擦热产生的热负荷的过程中，摩擦热*陕西科技大学自然科学基金项目资助(ZX06—26)来源于滑摩功，因此滑摩功的计算方法直接影响到摩擦表面的热负荷的计算。摩擦离合器的摩擦片温

7、度场的输入热流是由摩擦材料中一定厚度的界面层产生体积热而非表面热流，但是由于亚表层十分薄，可以忽略不计，故可以作为表面热流计算，这是一个典型的三维非稳态温度场问题。由于摩擦片是圆环状结构，且摩擦过程是瞬态过程，故作以下假设：(1)摩擦所产生的热量完全用于摩擦片的温升；·’(2)摩擦过程中的热量无径向传导，在轴向上也不能瞬间到达摩擦片内部；(3)摩擦片材料均匀，认为是半无限大平壁。，通过以上假设，可以把一个典型的三维温度场问题转化成为一个二维温度场问题。二维模型认为离合器摩擦片几何形状和所受载荷均对称于中心轴，所以温度场的分布也关于中

8、心轴对称。在离合器接合过程仿真分析中，考虑到了系统的主动转矩、摩擦系数，系统的惯性、系统的应用载荷、摩擦片接合时间、滑摩功、滑摩转矩、滑摩功率等，这些将作为温度场计算的已知条件。摩擦面上的热流密度加)=掣(2)一84—万方数据第29卷