液黏离合器中转矩调节方法分析与探讨.pdf

第 2 8卷第 4期 2 O O 7年4月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma c h i n e l V0 1 ． 2 8 No ． 4 Ap r ．20 07 液黏 离合器 中转 矩调节方 法分析与探讨 张成新 。部学 军 ，张宝红 山东科技大学 ，山东 泰安 2 7 1 0 2 1 摘要 在 阐述液体黏性传动技 术的基础上， 对油膜形状和形成方法进行总结 。 对现有液黏 离 合器、 硅油风扇 离合器、 硅油 离合器的转矩调节方法进行 了对 比分析 。 结合 离心加载技术提 出了一 种新型的硅油 离合器设计构想。 并对其传动转矩进行 了理论计算。 关键词 液黏 离合器；油膜厚度 ；摩擦转矩；离心加载 中图分类号 T H1 3 3 ． 4 文献标志码 A文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 7 0 4 ． O O 9 6 0 3 An a l y s i s a n d S t u d y o n Me t h o d s o f Ad j u s t me n t o f S h e a r i n g T o r q u e i n Li q u i d Vi s c o us Co up l i n g s Z H A N G C h e n g x i n 。 B U X u e j 岫 ， Z H A N G B a o h o n g S h a n d o n g U n i v e r s i ty o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 。 T a i ’ an 2 7 1 0 2 1 。 C h i n a A b s t r a c t C o m p a r e s t h e m e t h o d s o f d i ff e r e n t f o r m s o f a d j u s t m e n t of s h e a r i n g t o r q u e i n l i q u i d v i s c o u s c o u p l i n g s a t p r e s e n t ．b a s e d o n t h e e l a b o r a t i o n of l i qu i d v i S C O U S t r a n s mi s s i o n t e c h n o l o g y．T h e s e c o u p l i n g s i n c l u d e l i q u i d v i s c o u s c o u p l i n g，s i l i c o n o i l c o u p l i n g a n d S O o n．P r e s e n t s a n e w d e s i g n i n g i d e a o f s i l i c o n o i l c o u p l i n g an d c a l c u l a t es the s h e a r i n g t o r q u e of i t i n the o r y． Ke y wo r d s l i qu i d v i s c o u s c o u p l i n g s；thi c k n es s o f o i l fil m ；s h e a r i n g t o r q u e；c e n t r i f u g a l l o a d 0前 言 液体黏性传动是近年来快速发展和广泛应用的 一 种新型传动形式 ， 它是利用液体的黏性或油膜剪 切作用来 传递 动力 的流体 传动 ， 也称 为 油膜 剪切 传动。 1 液黏传动机理 液体黏性传动主要基于牛顿 内摩擦定律 ， 其大 致内容如下 见图 1 平行移动的层流 ， 黏附在下板表面上流体分子 的速 度为零 ， 黏附在上板表面上流体分子的速度为 ， 其 间变化规律为一直线。此时为了保持上板恒定的运 动速度 。 则所需要的力 F与板的面积 A和速度梯 度 v 1 8 或剪切率 成正比。即 F o c A v To c Fr r 在两块平行放置 的平板之间。 充满黏性 牛顿流 从其近似计算公式可 以看出 液黏离合器工作 体， 油膜厚度为 。当下板保持固定。 上板以速度 时， 决定其传递转矩的因素有 3 个 油的黏度、 油膜 平行于下板运动时 ， 则板间流体受 到剪切。当速度 厚度 、 主被动片的转速差。油的黏度一旦选定 。 工作 不太高时 ， 流体相邻 层问的流动状态可看作是 相互 中便不能更改 ， 选 择改变油膜厚度 或改变油膜接 4 发展趋势 三维 C A D系统使人们能够直接 由思维 中的三 维模型开始设计 ， 有 了表达全部集合参数和设 计构 想的可能 ， 使整体设计过程能够在 三维模型 中分析 与研究 ， 并能使用统一 的数据 ， 因而能够更好地完善 其设计 思想 ， 从 而使 设计 方案 理想 化。在 三维 的 C A D产品设计 中， 可 以建立充分而完整 的统一数据 库 ， 并以此为基础 ， 对整体设计 或部件进行各类 分 析 。从长远 的观点看 ， 三维 C A D技术必然会替代二 维绘图。随着计算机性能的提高 ， 网络通讯 的普及 化 、 信息处理的智能化 、 多媒体技术 的实用化 ， C A D 三维技术正向着开放 、 集成 、 智能和标准化的方向发 展。正确把握 C AD 技术 的发展 趋势 ， 对我 国 C A D 软件行业的开发及企业 正确规划 自身的 C A D应用 系统 ， 都有深远的意义。 总之 ， 三维 C A D已在机械设计 中发挥 了重要的 作用， 使机械设计提高到全新的水平。它的迅速发 展必将能满足现代化机械设计越高 的需求 ， 为机械 设计提供强有力的支持。 参考文献 [ 1 ] 郭聚东 ， 宋怀 庆 ． 制造 技 术 对 C A D技 术 的影 响 [ J ] ． 煤 矿 机械 ， 2 O O 4 ， 2 5 5 5 1 5 2 ． [ 2 ] 彭嵩 ． C A D技 术 应用 状况 与发 展 趋势 浅析 [ J ] ． 矿 山机 械 ， 2 0 0 5 2 9 09 1 ． [ 3 ] 徐忠 ． 我 国 C A D技术 在工程设计 的 应用和发 展 [ J ] ． 西 昌学 院学 报， 2 0 0 6 3 7 98 0 ． 作者简介 王其芳 1 9 6 4一 ， 女 ， 山东肥城人 ， 实 验师 ， C A D的实 验教学研究及开发 ， 电话 0 5 3 28 6 0 5 7 9 8 0 ， 电子 信箱 w q i f a n g s d u s t ． e d t 1 ． c n． 一 96 一 收稿 日期 _ 2 0 0 7 ． 0 1 ． 2 0 维普资讯 箜垫鲞箜 邃 蛊金器中转矩调节方法分析与探讨_张成新， 等 v 0 1 ． 2 8 N 。 ． 4 触面积 是行 之有效的方法。因此 液黏离合器结 构设计中油膜的构造至关重要 。 图 1 液体黏性传动 示意 图 2油膜的几何形状 油膜的几何形状可分 为圆柱油膜 、 圆锥油膜和 圆盘油膜。当然 ， 油膜也可 以有其他 的几何形状 ， 考 虑加工制造 因素 。在实际应用 中大多采用圆柱油膜 或 圆盘油膜 。 3 转矩调节分析 在采用圆盘油膜的液黏离合器中， 一种结构设计 如用于风机、 水泵的液体黏性调速离合器 是通过增 1 加摩擦片的数 目来增加其传递转矩 1 n 丌 叫 ． 二 一 叫 r 4 一r ， 工作中采用液压装置调节油膜厚 U 度大小 ， 以获得变化的转矩满足工作部件 的要求 ， 其 原理如图 2 所示 油 图 2原 理图 1 ． 输入轴2 ．油缸3 ． 被动摩擦片4 ． 主动摩擦片5 ． 输出轴 ． 另一种则是取消控制机构 ， 利用填充工作介质 硅油和空气的混合物 的 自身变化改变油膜厚 度 如汽车用 四轮驱动液黏离合器 。在采用圆柱油膜 的液黏离合器 如硅油风扇离合器 中， 主要通过控 制装置改变油液的充液量从而改变油膜接触面积获 m 1 得变化的传递转矩T 4 7r t 叫 ． 一 叫 z [ ∑ i l V V L，2 ， 2 4 ∑ ] ， 满足部件的 工 作要求。 其原 理 i l 2i 一 1 i 如图 3所示。 4新的设计构想 从其工作原理可以看 出， 圆柱 油膜工作 时厚度 是不变的， 结合前述圆盘油膜厚度变化的构造和离 心力加载技术 ， 从理论 上设计 出一种新型的硅油离 合器 ， 将形成油膜 的内轮改为 n个离心块 。 当电机启 动时 ， 硅油离合器 的被动离心块处 于使间隙最大的 分离状态。 此时电机基本处于空载状态。 随着启动时 间的延长， 由于硅油黏性带动被动轴转动 ， 离心块 自 动逐步加压缓慢改变间隙， 逐步加大输出扭矩 ， 使工 作机缓慢加速启动， 最终实现同步传动。 其原理如图 4 所 示 。 进口 图 3原理图 1 ． 输入轴2 ． 输出轴 图 4原 理 图 1 ． 主动轴2 ． 离心块3 ． 回位弹簧4 ． 被动轴 其输出剪切转矩的近似计算如下 设所形成圆 柱油膜的内半径为 r 。 ， 外半径为 r ， 离心块长度为 b ； 宽度为 0 ， 输入角速度为 叫。 ， 输 出角速度为 叫 见 图 5 。 图 5 圆柱油膜和 离心块 尺寸 在油膜中半径处的液体角速度为 叫， 线速度为 ，则有 c J r dv d t J 叫 这里的线速度梯度 由 2部分组成 ， 其中的 叫是不 产生黏性阻力的， 液体没有发生形变， 各层质点间没 有位移， 故没有 黏性 阻力 ， 只有第 1 项 角速度梯度 才产生黏性阻力， 因此 d d c J 一 9 7 一 周 L}J， ， ， ， 维普资讯 第 2 8卷第 4期 2 0 0 7年 4月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma c h i n e 1 V0 1 ． 2 8 No ． 4 A0 r ．200 7 基于 A N S Y S的矿用汽车车架有限元模态分析 牛 跃 文 北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 1 0 0 0 8 3 摘要采用有限元方法对 S G A 3 7 2 3矿 用汽车车架结构进行模 态分析 ， 运用 P m ， E对车架进 行三维建模 ， 通过 A N S Y S 软件进行模 态分析 ， 识别出车架结构的模 态参数 ， 得到车架的固有频率和 振 型特征。为进一步研 究整车振动、 疲劳、 噪 声等奠定 了基础 ， 也 为车架结构的优化设计提供参考 依据 。 ’ 关键词 车架 ；模态分析 ；振型 ；A N S Y S 中图分类号 T P 3 9 1 ． 7 文献标志码 A文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 7 } 0 4 ． 0 0 9 8 0 3 F EM M o d a l An a l y s i s 0 f Du m p Tr u c k Fr a m e Ba s e d 0 n ANS YS ． NI U Yu ewe n C o n s t r u c t i o n a n d E n v i r o n m e n t E n g i n e e ri n g I n s t i t u t e o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 I C h i n a Ab s t r ac t Th e F EM mo d a l a na l y s i s i s u s e d o n t h e f r a me o f S GA3 7 2 3 d u mp t r u c k．t h e CAD mo d e l o f t he f r a me i s s e t u p b y P m， E ，a n d A N S Y S s o f t w a r e t h r o u g h m o d a l ana l y s i s t o i d e n t i f y the f r a m e m o d al p a r a m e t e r s and th e n a t u r a l f r e q u e n c i e s an d v i b r a t i o n f e a t u r e s ．Th e r e s u l t wi 1 1 l a y the f o u n d a t i o n t o f U l l e r s t u d y v i b r a t i o n，f la t i g u e． n o i s e o f d u mp t r u c k an d f o r the f r a me of r e f e r e n c e f o r d e s i g n o p t i mi z a t i o n． Ke y wo r d s f r a me；mo d a l an aly s i s v i b r a t i o n mod e；ANS YS 0前 言 车架是整个汽车的基体 ， 支撑连接汽车的各零 部件 ， 并承受来 自车 内外 的各种载荷。矿用汽车是 在露天矿或大型土建工地的专用道路上作短距离运 输的车 辆 ， 其 装载 量 巨大 ， 最大 装 载质 量 在 2 0～ 3 1 7 ． 5 t ， 道路条件极差 ， 一般为起伏颠簸的土路或砂 石路 。由于矿用汽车车架的结构和受力的复杂性 ， 以往车架设计和校核多采用简化力学模型且主要考 虑静强度 ， 往往会在设计过程中造成车身局部结构 的不合理， 从而导致 整车内部产生共振 ， 形成噪声 ， 合理的设计 目标很难 实现。所以， 为提高车辆行驶 此 处 液体 的黏性 力 d v ／ n ab d o 黏性剪切转矩 n ／ n ab r d d 6 r o 为维持内筒等速旋转所需施加的转矩应与黏性 剪切转矩平衡 ’ r2 r J 朐 D J r， r2 一rI 式 中 n 离心块的个数 的安全性 、 舒适性和可靠性 ， 就必须对车架结构的固 有频率进行分析 ， 通过结构设 计避开各种振源的激 励频率。 有限元模态分析是辨识汽车结构动态性能的一 种有效手段 ， 在汽车 车架或车身动态性能研究 中得 到了广泛应用。 1 车架的有限元模型 建立有限元计算模型的第 1 步是建立被分析结 构的力学模型， 对结构做适当而合理的假设和简化 ， 以进行有效 的计算和分析。因此， 一些结构 复杂对 车架的强度和刚度影响不大的附件 ，在计算模型中 液黏离合器转矩调节方法很多 ， 但仍存 在许多 仍需完善的结构 ， 其成功解决必将促使产品的 E l 益 成熟 ， 使液黏离合器的高效节能特性尽快发挥普遍 作用 ， 促进国民经济的发展。 参 考文献 [ 1 ] 魏宸 官． 液体粘性 传动技 术[ M] ． 北京 国防工业出版社 ， 1 9 9 6 ． [ 2 ] 刘亮 ． 液体粘性联轴 器的转矩 及内部热行 为特性研究 【 M] ． 北京 北京工业大学 。 2 0 O 2 ． [ 3 ] 陈雪 梅 ． 液体粘性联轴 器的设计 及转矩传递 特性研究 [ M] ． 北京 北京工业大学 。 2 0 0 3 ． [ 4 ] 杨乃乔 ． 姜丽 英 ． 液 力调 速与 节能 [ M] ． 北 京 国防 工业 出版社 ， 2 O O O． 作者简 介 张成新 1 9 7 0一 ， 山东新 泰人， 硕士研 究生 ， 主要从事 C A D ／ C A M、 计算 机 辅 助 设 计 与 制 造 的研 究 与 教 学 ， 电话 0 5 3 8 3 0 7 9 0 0 8． 油的动力黏度 ， P a s 。 收稿日 期 2 0 0 6 _ 1 2 - 1 3 98 ～ 维普资讯