液粘调速离合器传递转矩计算与研究
（热能工程专业论文）液体粘性联轴器的设计及转矩传递特性研究
摘要随着液体粘性传动技术的发展，液体粘性联轴器正日益广泛地应用到四轮驱动汽车之中。
但是目前对于液体粘性联轴器的转矩特性、工作流体特性以及硅油腔气的两相流体流动与传热特性的研究，并不十分成熟。
本文在已有理论和实践的基础上，从以下几个方面作了较为深入的实验研究。
全文共分为五章。
第一章主要说明了课题研究的背景和意义、液体粘性联轴器的工作原理及其在工程上的应用，介绍了常时四轮驱动汽车的概念与分类；第二章在阅读大量文献的基础上，对液体粘性联轴器的研究成果进行总结，包括粘性联轴器的扭矩计算，扭矩输出所受的影响因素，驼峰发生的机理、驼峰触发的温度、驼峰发生时的最小转速差，联轴器在发生驼峰现象之前硅油剪切的内部温度特性，联轴器的传热模型以及汽车速度、滑移率对转速差的影响。
并对本文的研究内容与研究重点进行类简单的概括；第三章描述了液体粘性联轴器工作介质（硅油／空气）的特性，指出盘片的结构尺寸、工作介质的特性与液体粘性联轴器的寿命及转矩传递特性密切相关，并对低粘度的硅油的粘温特性进行了实验研究；第四章对液体粘性联轴器进行了设计与校核，所有的实验件满足结构强度的要求，采用了新的密封件…氟胶密封，选用了低粘度的硅油，分别采用Ｏ．０１７ｍ２／ｓ、Ｏ．０２７ｍ２／ｓ和Ｏ．０３７ｍ２／ｓ，采用了盘片间隙Ｏ．４ｍｍ；第五章对液体粘性联轴器的扭矩传递特性进行了实验研究，首先搭建了实验台，并对不同粘度、不同填充率、不同输入转速下的扭矩输出特性进行了研究，总结了不同因素对扭矩输出的影响，并观察了液体粘性联轴器的驼峰现象：还对液体粘性联轴器内部的温度特性选定模型进行计算，给出了液体粘性联轴器处于剪切：［作状态时内部温度随转速差、硅油粘度、填充率等一些因素的变化规律，并给出了拟合公式，还用ＴＨ５１０２红外热像仪对液体粘性联轴器的温度进行了实际的测量，实验数据与计算结果吻合。
总之，本文所设计的液体粘性联轴器可以实现粘性剪切和驼峰两种工作状况。
液粘调速离合器传递转矩计算与
液粘调速离合器传递转矩计算与汇报人：2024-01-01•液粘调速离合器概述•液粘调速离合器传递转矩计算•液粘调速离合器传递转矩的影响因素目录•液粘调速离合器传递转矩的优化设计•液粘调速离合器传递转矩的实验研究•液粘调速离合器传递转矩的前沿研究与展望目录01液粘调速离合器概述液粘调速离合器是一种利用液体的粘性阻力来传递和调节转矩的装置。
通过改变离合器内部的油液粘度，调节油膜厚度和摩擦力，从而实现转矩的传递和调节。
定义与工作原理工作原理定义用于驱动各种机械设备，如传送带、泵、风机等。
工业自动化车辆传动能源领域用于汽车的自动变速器和无级变速器，提高车辆的驾驶性能和燃油经济性。
用于风力发电、水力发电等可再生能源设备的传动系统，实现能源的高效利用。
03020103现代应用目前，液粘调速离合器已经成为工业传动领域的重要元件，广泛应用于各种机械设备和车辆传动系统。
01初期阶段液粘调速离合器最初是为了解决机械摩擦离合器的磨损问题而发明的。
02发展阶段随着工业技术的发展，液粘调速离合器的性能和应用范围不断得到提升和拓展。
02液粘调速离合器传递转矩计算r$，其中$T$为转矩，$F$为作用力，$r$为力臂。
在液粘调速离合器中，转矩的传递是通过摩擦片之间的粘性摩擦力实现的，因此转矩计算需要考虑粘性摩擦力的作用。
有限元分析方法可以对液粘调速离合器的详细结构进行建模，通过模拟分析得到摩擦片之间的粘性摩擦力和转矩的分布情况。
经验公式则是基于大量的实验数据和实际应用经验总结出来的，可以快速估算液粘调速离合器的传递转矩。
转矩计算中的参数确定在进行液粘调速离合器转矩计算时，需要确定的参数包括摩擦片的材料、尺寸、表面处理情况、润滑油粘度等。
这些参数对摩擦片之间的粘性摩擦力和传递的转矩有重要影响，需要根据实际情况进行选择和确定。
在实际应用中，还需要考虑液粘调速离合器的使用环境和工况条件，如温度、压力、转速等，这些因素也会对转矩计算产生影响。
液体粘性调速离合器摩擦片变形失效研究
热力发电·2003 (12) ρξ
技术交流
发生了较大的翘曲变形 , 使对偶片与粉末冶金摩擦片 出现大面积接触 ,因而导致同步传动 。
4 结 论
1 —直流调速电机 2 —连轴器 3 —扭矩显示记录仪 4 —HVD 装置 5 —转速传感器 6 —液压泵等 (加载装置)
图 6 HVD 试验装置
试验结束后对偶片发生了明显的碟形翘曲变形 , 而且 ,在长时间严重干摩擦产生的巨大热量作用下 , 粉 末冶金摩擦片发生了被烧焦的现象 , 即在高温高压的 工况下 ,粉末冶金摩擦材料层发生了严重破损 。
将上一步中通过数值分析计算得到的摩擦片沿径
向瞬时温度场数据代入式 (6) 、(7) 中 ,按照数值分析中
的插值迭代方法 , 利用 MA TLAB 软件编制计算机程
序对式 (6) 、(7) 进行求解 ,可以得到摩擦片沿径向瞬时 周向应力场σθ 曲线和径向应力场σr 曲线 (图 3 、图 4) 。
1 —相对转速差 v = 60 r/ min ,时间 t = 10 s 2 —相对转速差 v = 30 r/ min ,时间 t = 10 s 3 —相对转速差 v = 60 r/ min ,时间 t = 20 s 4 —相对转速差 v = 30 r/ min ,时间 t = 20 s 图 2 摩擦片沿径向瞬时温度场分布计算曲线
4结论一直流调速电机2连轴器3一扭矩显示记录仪一h1装置5一转速传感器6一液压泵等加载装置图6hvd试验装置试验结束后对偶片发生了明显的碟形翘曲变形而且在长时间严重干摩擦产生的巨大热量作用下粉末冶金摩擦片发生了被烧焦的现象即在高温高压的工况下粉末冶金摩擦材料层发生了严重破损
技术交流
液体粘性 调速离合器摩擦片变形失效研究
[ 关键词 ] 液体粘性调速 ;摩擦片 ;翘曲变形 ;温度场 ;热应力场
液体黏性调速离合器开发与实验研究
Ｚ Ｅ Ｇ Ｙ ｎ －ａ Ｈ Ｎ ｏ ｇｊ ｎ ｉ
（ ｉｇｏＩｔ ｎｔ ｎｌ ｎｅｔｅｔ ｏｓｌｎ ｏ ，ｔ ， ｉｇｏ３５４ ， ｈ ａ Ｎｎ ｂ ｎ ｒａｏ ａ Ｉｖｓ ｎ ｎｕ ｉｇＣ ． Ｌｄ Ｎｎ ｂ １０ ０ Ｃ ｉ ） ｅ ｉ ｍ Ｃ ｔ ｎ
Ａｂｔａ ｔＡ ｓ ａｔ Ａｓｍ ｌ ｍａｈｎ ｄｏｖ ｃｕ ｅｄｒ ｕａｉ ｌ ｃ ａ ｅ ｇ ｅ ｎ ｅ ｌ ｅ ａｅ ｎｔｅ ｓ ｃ ： ｂｔ ｃ： ａ ｐｅ ｃｉ ｏ ｈ ｒ—ｉ ｏｓｓ ｅ— ｇ ｌｔ ｇｃ ｔ ｗ ｓｄｓ ｎｄａ ｄ ｄｖ ｏ ｄｂｓｄｏ ｒ ｒ ｅｆ ｙ ｓ ｐ ｅ ｎ ｕｈ ｉ ｅｐ ｈ
ｃｕｉ ｅｐｒ ｒ ｎｅｏ Ｖ ［ ｈ６ｆ ． ｅ． ｒｃａｔ ｔ ｅｏｍａｃ ｆ Ｄ． Ｃ ， ｇ８ｒｆ］ ｌｏ ｈ ｆ Ｈ ｉ
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ：ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｒａ ｓ ｓｉ ｎ； ｈ ｄ ｏ—ｉｃ ｕ ｓ ｅ ｒ ｇ ｌｔ ｇ ｌ ｔｈ； ｅ ｐｅ ｍｅ ｔ ｌ ｉ ｙ ｒ ｃ ａ ｉ ａ ｔ ｎ ｍｉｓｏ ｙ ｒ ｖｓ ｏ ｓ ｐｅ ｄ—ｅ ｕ ａｉ ｃｕ ｃ ｎ ｘ ｒ ｎ ａ ｒｇ； ｓｅ ｌ ｓ ｓ ｅ ｄ ｉ ｔｐ ｅ ｓ ｐ ｅ
ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｔ ｌｓ ｐ ｅ ｅ ｕ ａｉｎ ｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ａ ｉ ａ ｇ ｒ ｍ ． ５ ｔ ． ０ ｗ ｔ ｅ ｅ ｆｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｎ ｔｅ ｃ ｉｖ ｓｔ ｅ ｓｅ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｒ ｇ ｌ ｔ ｕ ｃｉ ｆａ ｒ ｔ ｒｎ ｅ ｆｏ ０ １ ｏ １ ０ ｉ ａ ｓ ｒ ｓ ｏ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ，ｏ ｈ ｐ ｏ ｏ ｏ ｈ ｉ ｉ ｒｔ ｄ ｓ ｅ ｄ ｏ ５ ０ ｒ ｍｉ ａｅ ｐ ｅ ｆ１ ０ ／ ｎ，ｗ ｉｈ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｎ ｅ ｓ ｏ ｐ ｒｔ ｎ ｌｒｑ ｉ ｍｅ ｔ ｉ ｏ ｒｐ ａ ｔ．Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｓ ｏ ｈ ｃ ｅ ｓ ｈ ｅ ｄ ｆｏ ｅ ａｉ ａ ｅ ｕｒ ｏ ｅ ｎ ｓ ｎ ｐ ｗｅ ｌ ｎｓ ｈ ｘ ｅ ｉ ｔ ｈ ｗ ｍｅ
液体粘性调速离合器在注水泵中的研究与实践
３ 液 体 粘 性 离 合 器 的 现 场 应 用
３ １ 现 场 应 用 ．
实 际 生 产 中 ， 水 量 的 频 繁 波 动 通 过 调 节 出 口 注 阀 门 控 制 ， 阀 门 处 浪 费 大 量 能 耗 。 ０ ７年 ９月 开 始 在 ２０ 试 运 ＹＬ一 ８型 液 体 粘 性 调 速 离 合 器 ， 过 不 断 的 调 通 试 与 改 进 ， 速 根 据 需 要 控 制 在 ２ ０ ￣ ２ ８ ｆ ｒｉ 转 ４０ ９ Ｏ ／ ｎ， ａ 出 口 阀 门 完 全 打 开 ， 且 在 电 动 机 启 动 时 的 冲 击 明 而 显 降 低 。 能 效 率 达 到 ２ ， 水 单 耗 由 ７ ５ ｗ ・ｈ 节 ８ 注 ．ｋ ／ ｍ０降 至 ５ ３ Ｗ ・ｈ ｍ０ ．ｋ ／ 。 ３ ２ 分 析 与 改 进 ． ３ ２ １ 节 能效 果分 析 ．． 液 体 粘性 调 速 离合 器 用 于 １ 注 水 泵 ， 能 效 果 节 非 常 明显 ， 且瞬 时排 量越 大 ， 能效果 越 明显 。 而 节
１１ ． 液 体 粘 性 离 合 器 的 结 构
液 体 粘 性 离 合 器 主 机 主要 由主 动 部分 、 动 部 被
分 、 制 系统 执行 原 件部 分 、 滑 密封 与支 撑等 部分 控 润
组 成 主 动 轴 的 左 端 有 外 齿 ， 有 内 齿 的 主 动 摩 擦 片 与 联 接 而 同 步 旋 转 ，主 动 摩 擦 片 通 过 油 膜 的 剪 切 作 用 带 动 具 有 外 齿 的 被 动 摩 擦 片 ，进 而 带 动 具 有 内 齿 的 被 动 毂 旋 转 ，被 动 毂 通 过 被 动 盘 带 动 被 动 轴 旋 转 。
基于AMESim的液粘调速离合器动态接合特性研究
基于AMESim的液粘调速离合器动态接合特性研究廖湘平;龚国芳;孙辰晨;王飞【摘要】为了在不增加系统装机功率的前提下提升驱动扭矩,设计了一种“电机+飞轮+液粘调速离合器”驱动系统.创建了驱动系统各能量传递环节的数学模型、油膜承载力模型和驱动系统的AMESim仿真模型,揭示了飞轮转动惯量、油膜厚度控制曲线等因素对液粘调速离合器动态接合特性的影响规律,得到了扭矩、转速及冲击度变化曲线,搭建了相应的实验台架.仿真和实验结果表明,通过合理控制液粘调速离合器的油膜厚度,实现了持续时间长达50 s的两倍额定扭矩的输出,可满足大中型机械设备对于启动扭矩大、冲击度小的工程需求.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2016(047)006【总页数】9页(P324-332)【关键词】液粘调速离合器;AMESim;动态接合特性【作者】廖湘平;龚国芳;孙辰晨;王飞【作者单位】浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州310027;浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室,杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TH133.4大型工程机械装备的启动扭矩—般大于其额定扭矩，在设计时往往需要额外增加系统装机功率以满足启动需求，并且，需要采用软启动技术来避免启动时带来的冲击。
液粘调速离合器(Hydro-viscous clutch, HVC)由于其柔性传动的特性在这—领域得到了成功应用[1]。
由于液粘调速离合器主要应用于各种大型风机、水泵等场合的调速节能，而这些场合对于液粘调速离合器动态特性的要求并不高，因此研究者们大多围绕其稳态特性来开展研究工作[2-4]。
查阅文献时发现，有关离合器的动态接合特性研究大多集中在湿式离合器方面[5-12]。
液粘调速离合器与湿式离合器在结构方面类似，有关湿式离合器动态接合性能的研究对于研究液粘调速离合器具有重要的借鉴意义，但是两者又有着很大区别。
液粘传动技术研究及应用
分类号：TH137 密级：公开U D C：单位代码：10424学位论文液粘传动技术研究及应用董宜臣申请学位级别：硕士学位专业名称：机械电子工程指导教师姓名：肖林京职称：教授山东科技大学二〇一二年五月论文题目：液粘传动技术研究及应用作者姓名：董宜臣入学时间： 2009年9月专业名称：机械电子工程研究方向：机电液一体化技术指导教师：肖林京职称：教授论文提交日期：2012年5月论文答辩日期：2012年6月10日授予学位日期：2012年6月30日RESEARCH AND ANSYSIS ON THE VISCOUS DRIVE TECHNOLOGY AND APPLICATIONA Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree ofMASTER OF PHILOSOPHYfromShandong University of Science and TechnologybyDong YichenSupervisor: Professor Xao LinjingCollege of Mechanical and Electronic EngineeringMay 2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。
该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。
硕士生签名：日期：AFFIRMATIONI declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not been submitted for qualification at any other academic institute.Signature:Date:摘要近年来液体粘性传动技术广泛应用于矿山、水泥、冶金等领域，以其为核心技术的液粘软启动装置在用于实现连续运输设备的软启动、软制动和可控传输方面的应用不断地扩大。
液粘调速离合器传递转矩计算与
汇报人： 日期:
contents
目录
• 液粘调速离合器概述 • 液粘调速离合器传递转矩计算 • 液粘调速离合器传递转矩的实验研究 • 液粘调速离合器传递转矩计算的应用 • 液粘调速离合器传递转矩计算的展望与
发展趋势
01
液粘调速离合器概述
液粘调速离合器的定义与特点
定义
响传递的转矩。
液粘调速离合器传递转矩的计算方法与步骤
基于摩擦力计算转矩
根据液粘调速离合器的结构和工作原理，利用摩擦力计算 公式计算出摩擦片与油膜之间的摩擦力，然后根据转矩与 摩擦力的关系计算出传递的转矩。
考虑油膜厚度的影响
在计算转矩时需要考虑油膜厚度的影响。可以通过实验或 数值模拟方法获取油膜厚度的数据，并将其代入转矩计算 公式中。
液粘调速离合器传递转矩计算的发展趋势与挑战
发展趋势
随着计算机技术和数值计算方法的不断发展，基于数值模拟的计算方法将成为未来的发展趋势。这种方法可以更 精确地模拟液粘调速离合器的运行状态，预测其性能，从而更好地指导设计和优化。
挑战
尽管数值模拟方法具有很多优点，但仍然存在一些挑战，如需要建立更精确的物理模型、提高计算效率、处理多 物理场耦合等问题。
液粘调速离合器的应用领域
工业领域
液粘调速离合器在工业领域中广 泛应用于各种机械设备，如风机 、水泵、压缩机、机床等，用于 实现无级调速和过载保护等功能
。
汽车领域
在汽车领域中，液粘调速离合器 可用于调节发动机与变速器之间 的动力传递，提高汽车的动力性
能和经济性能。
航空航天领域
在航空航天领域中，液粘调速离 合器可用于调节发动机与螺旋桨 之间的动力传递，实现无级调速
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
液粘调速离合器传递转矩计算与研究
作者：温成卓刘红
来源：《科技视界》2016年第16期
【摘要】本文阐述了液体粘性传动调速离合器的基本工作原理。
对离合器的主要工作部件—摩擦片进行了数学建模分析，得出两摩擦片间传动转矩的数学表达式，并得出影响传递转矩大小的主要因素。
【关键词】液粘调速离合器；传递转矩；摩擦片
液粘调速离合器是依据液体粘性传动而设计的一种调速装置，以其独特传动方式，优越的传动性能以及节能降耗的功效，越来越受到人们的关注。
液粘调速离合器广泛应用在风机、水泵、带式输送机等大功率的重型设备上，节能降耗效果明显。
1 液粘调速离合器传动基本原理
液体粘性传动基于牛顿内摩擦定律，其工作原理如图1所示，在两个平行的平板间充满牛顿流体，形成厚度为δ的油膜，下平板固定，上平板受到平行力F的作用，沿力的方向以速度v运动，粘附在上平板表面的流体将以速度v运动，由于液体粘性的作用，远离上平板的流体运动速度将逐渐减小，直至到下平板表面速度减小为零。
需要指出，转矩计算公式（6）是假设摩擦片为平面的情况下得出的，而实际的摩擦片上有不同形式油槽，油槽会减小有效的剪切作用面积和所传递的转矩。
从公式中可以得到以下结论：
（1）所传递的转矩T与摩擦副对数n成正比，因而可通过增加摩擦片数量来增加传动转矩的能力。
但摩擦片数目过多，会增加轴向尺寸，同时最小输出转矩和最小输出转速都将增大。
（2）由于转矩与圆盘油膜有效作用外半径r2和内半径r1的四次方之差成正比，故增加r2或者减小r1都能极大的增加液粘装置传递的转矩。
但受到液体粘性传动装置径向尺寸和内部结构尺寸的限制，不能够随意的增加或减小r2和r1。
（3）工作油液的动力粘度μ越大，传递的转矩越大。
但高粘度的工作油液会使润滑和控制系统的阻力加大，增加油泵的功率损耗和工作油液的发热。
因此，宜采用粘度不高的汽轮机油或者液压油，同时采用强制循环冷却的方式使油温控制在合适的范围内，以减小温度变化对粘度的影响。
（4）转矩与两摩擦片的角速度差Δω=ω1-ω2成正比，（下转第66页）（上接第50页）通常在使用中ω1为变量，ω2为变量。
设液体粘性传动离合器输出转速与输入转速的比值为i，则Δω=ω1-ω2=ω1（1-i）。
在不同油膜厚度下（δ1
（5）转矩与油膜厚度δ成反比，通过调节油膜厚度δ的大小可以改变转矩和转速。
在不同角速度差下（Δω4
3 结论
通过对液体粘性传动基本原理的分析可知，控制平板间的距离，就可以调节两平板间传递的剪切应力。
对液粘调速离合器的摩擦进行数学建模可知，液粘调速离合器传递的转矩与摩擦副对数成正比；与圆盘油膜有效作用外半径r2和内半径r1的四次方之差成正比；与工作油液的动力粘度成正比；转矩与两摩擦片的角速度差Δω=ω1-ω2成正比；与油膜厚度δ成反比。
【参考文献】
[1]邵威.液体粘性传动摩擦副的研究[D].浙江：浙江大学，2005.
[2]张以都.液体粘性软启动过渡过程的研究[J].机械科学与技术，2002，21（2）：185-187
[3]张以都，张启先.液体粘性软启动装置的启动特性研究[J].北京航空航天大学学报，2002，28（5）：578-560.
[4]张以都.液体粘性软启动过渡过程的研究[J].机械科学与技术，2002，21（2）：185-187.
[责任编辑：杨玉洁]。