外緣凸起對離合器溫度場的影響研究

王 超 程 鋮 陳 俐

(上海交通大學海洋工程國家重點實驗室， 高新船舶與深海開發裝備協同創新中心，上海 200240)

0 引言

離合器在短時間內產生大量摩擦熱的極端工況為爬行起步和頻繁換擋[4,5,6]。文獻[7]從運行工況的角度進行分析，指出滑摩轉速、摩擦力矩以及滑摩時間是影響溫升的關鍵因素。文獻[8]研究表明一次起步過程中離合器溫度上升30～35 ℃，反復幾次則可上升20～300 ℃，這時導致摩擦系數明顯下降。文獻[9]建模比較了離合器摩擦界面壓力均布與熱流密度均布兩種假設下溫度場分布的區別。

上述研究假設離合器壓盤為圓環結構，其內外徑分別與摩擦片相當。而工程上為了傳遞發動機的動力，一般在壓盤外緣設計若干凸起，在凸起上通過鉚釘或螺紋連接發動機飛輪盤，如圖1所示。該凸起結構的表面不接觸摩擦片，不產生摩擦熱，但是增加了壓盤質量，因而增大了熱容量，而且幾何結構上類似肋片，可一定程度強化壓盤的散熱。本文建立具有凸起結構的壓盤模型，分析凸起結構的分布形式及尺寸對離合器的最高溫度以及溫度分布的影響，彌補傳統設計僅關注壓盤強度的不足，為新型結構設計與優化提供參考。

本文在ANSYS軟件中建立三維有限元瞬態傳熱模型，模型的有效性通過臺架試驗數據驗證，然后比較不同的凸起分布與凸起尺寸時，離合器最高溫度、徑向與周向溫度分布特征的變化規律。

2 離合器瞬態傳熱模型

本節分析干式離合器的傳熱路徑，建立導熱微分方程式，并給出邊界條件和初始條件。……