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液粘调速离合器传递转矩计算与研究

时间:2016-07-11  作者:佚名

【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。

论文关键词】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,代写论文毕业论文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<δ2…<δ8)转矩T与转速比i的关系曲线见图3。

(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<Δω3<Δω2<Δω1)转矩T与油膜厚度δ的关系曲线见图4。设计时所选定的最大油膜厚度值越大,则最小输出转矩越小,最小输出转速越低。可见,增加最大油膜厚度可以是液粘装置的调速范围变大,但会使结构的轴向尺寸增加。

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.

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