湿式摩擦离合器片翘曲变形研究

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1、第20卷第4期北京理工大学学报VOI.20NO.42000年8月JOurnaIOfBeijinginStituteOfTechnOIOgyAug.2000文章编号:1001-0645(2000D04-0449-03湿式摩擦离合器片翘曲变形研究蔡丹1魏宸官1宋文悦2(1-北京理工大学车辆与交通工程学院北京100081;2-中国北方车辆研究所北京100072D摘要:研究湿式摩擦离合器片表面载荷分布情况对其翘曲变形结果的影响-在台架试验中提供特殊的工况条件对离合器对偶片做翘曲变形实验根据实验结果确定不同的载荷分布与不同的翘曲变形形式之间的关系-研究表

2、明湿式摩擦离合器片在不同工况条件下分别出现碟形翘曲与波浪形翘曲;在离合器内齿片片外缘加载接合时热负荷集中于片外边缘区域易引起离合器片的碟形翘曲;在离合器外齿片片内缘加载接合时热负荷集中于片内半径区域易引起离合器片的波浪形翘曲-关键词:摩擦片;对偶片;翘曲变形;热负荷中图分类号:TJ81+0-32文献标识码:A翘曲变形是摩擦离合器片的主要失效形式之一-离合器工作时摩擦产生的热量使摩擦片及对偶片产生热膨胀-由于片的各部分温度变化不均匀其内部产生内约束同时还存在外部的变形约束条件热变形不能自由进行在离合器片中产生热应力-工作时片中各点热应力值随着温度

3、及约束等情况的改变而改变-一旦其值增大到超过材料屈服点材料出现不可逆塑性应变摩擦片或钢片就会产生永久变形冷却后将存在残余应力-翘曲变形分为碟形翘曲与波浪形翘曲-碟形翘曲多出现在内齿片上波浪形翘曲多出现在外齿片上-伴随着变形能发现片外缘或片内缘被烧黑的现象-固体受力被破坏的类型取决于材料性能~工作温度和加载方式-如果两种片的材料一样加载方式与工作温度就成了离合器片不同破坏形式的决定因素-为在台架试验中再现离合器片碟形与波浪形翘曲变形形式作者设计了特殊的加载方式-离合器片工作时表面温度场由红外测温系统测量-1摩擦离合器对偶片翘曲变形实验1-1试验方

4、法实验在制动式离合器试验台上进行-图1示出了实验台示意图-实验时试验片的每一次接合由如下过程实现:调节发动机转速至规定要求发动机动力由变速箱传递到离合器箱;离合器接合带动试验箱主动鼓转动;主动鼓转速达到实验规定要求后离合器分离;制动器接合实验片开始工作;主动鼓转速降为零后制动器分离一个工作过程结束1-试验片安装在制动式试验箱中-两组实验摩擦片与对偶片排列如图2所示-收稿日期:19990901基金项目:部级基金资助项目作者简介:蔡丹男1968年生博士生-450北京理工大学学报第20卷图1实验台示意图图2试验片接触示意图1发动机;2变速箱;3离合器

5、;4飞轮组;5测扭仪;6测速齿轮组;7制动式试验箱为达到特殊加载目的9在碟形翘曲实验中9摩擦片内边缘15mm带宽的粉层被磨薄0.1mm9使离合器接合载荷集中分布于对偶片外缘.在波浪形变形实验中9摩擦片片外缘15mm带宽的粉层被磨薄0.1mm9这样离合器接合载荷集中分布于对偶片内边缘处.1.2试验结果依照图2表示的两种接触方式9试验箱主动轴转速依次以1500r/min91700r/min92000r/min变化9使钢片对偶片与摩擦片在各转速下分别接合20次.试验完成后拆箱检查9两种钢片都出现了明显的翘曲变形.接合时热负荷集中于片外缘的内齿片出现了

6、碟形翘曲;接合时热负荷集中于片内缘的外齿片出图3试验结果照片现了波浪形翘曲.试验件结果照片见图3.2摩擦片的热应力与变形在非均匀温度场的作用下9摩擦片内部会产生复杂的应力状态.相对于圆周方向与轴向9温度场沿半径方向的不均匀性是最重要的和危险的.如果已知温度沿径向变化函数为9则摩擦片周向应力6与径向应力6可计算为022UZEie260=22291e-iii22UZE-ie6=22292e-izi式中U为材料的线膨胀系数与弹性模量;为摩擦片的内~外半径.计算表明96值约Z9Ei9e低于6一个数量级9因此对总应力起关键作用的是圆周方向应力6对于图4所

7、示的温度状00.态9计算的摩擦片平面周向应力6如图5.应力6的重要特点是9在加温区域应力带负号9是00压缩应力.如果热应力达到屈服极限9该区域就会发生塑性压缩.当温度平衡以后在这些地方会产生残余的拉伸应力9而在其他地方不发生变形.有压缩力外力或内力作用的任何弹性系统9在一定条件下可能丧失最初形状的稳定性.在摩擦片中这种稳定性的丧失9决定于压缩应力的分布9引起摩擦片内或外边缘的凸出.摩擦打滑主要集中在片外边缘的情况9温度降低后第4期蔡丹等湿式摩擦离合器片翘曲变形研究41压缩残余应力作用在摩擦片内边缘区域摩擦片易出现碟形变形波浪形变形是由于摩擦片外

8、边缘丧失稳定性这种情况发生在接触工作面积基本上集中在内边缘附近的情况下温度降低后压缩残余应力作用在摩擦片外边缘理论上波浪形变形可以有任意的节点或波浪数