重型卡車離合器壓盤溫度場分布思路構建探索

摘 要：在溫度場的作用下，重型車的離合器壓盤會在經常的使用過程中出現燒蝕、開裂等問題。在一定的程度上降低了離合器的使用壽命。為了解決這些問題，在離合器的連接過程中加入了傳導的物理模型，通過計算軟件模型的建立使檢測得到了壓盤溫度場的分布情況，提高了離合器壓盤的使用壽命。

關鍵詞：重型卡車；離合器；壓盤；溫度場；思路

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.22.246

離合器是汽車運行的過程中必不可少的零件，汽車在起步、制定、換擋的過程中，利用離合器的作用實現動力的傳播，當離合器受到損耗或者不能正常使用的時候，就會因為汽車本身的慣性作用使汽車內部的零件損壞，對駕駛員的安全失去了你保障。本文就離合器壓盤溫度場的主要建立思路進行探索。

1 傳熱學與導熱微分式

（1）傳熱學基礎。傳熱學主要研究的是不同溫度的物體在熱能量傳播過程中的規(guī)律。在進行傳熱的過程中，主要有熱傳導、熱輻射、熱對流三部分組成。熱傳導是使人能量從溫度高處向地處傳播的過程，在進行熱量傳播的過程中不涉及物質的轉移，只進行熱量的傳播。熱對流就是在物體間發(fā)生循序的流動過程，使得熱量之間通過趨于穩(wěn)定，熱對流發(fā)生在不同溫度的流體與表面。熱輻射主要通過電磁波的輻射實現能量的傳遞。

（2）導熱微分方程。在一定的時間內物體內部的綜合稱為溫度場，主要由瞬態(tài)溫度場和穩(wěn)態(tài)溫度場，進行能量的計算，導熱微分方程主要以能量守恒定律為基礎，用來求解溫度場分布。用矩形式可以表示為：

[K]{T）+[C]{t}={Q} （1）

K表示傳導c表示為比熱矩陣，T表示節(jié)點溫度向量，}表示為溫度與時間的導數，Q為節(jié)點熱流向率。該方程必須在壓盤表面設定均勻的溫度場才能實現。

2 壓盤有限元模型的材料參數

在進行建立的過程中，應該使用Pro/E軟件進行比較詳細的對比，制造離合器壓盤的幾何模型。用ABAQUS進行網格的規(guī)劃，模型的總數為38198個，熱導系數為80W/（m/k）、比熱容為560J/（kg/K）密度7.6kg/m、彈性模量110GPa、熱膨脹系數1.05×10f/K。

3 壓盤的仿真與具體邊界設置

（1）進行壓盤分析的假設。1）當離合器進行結合時，壓盤的溫度處于不斷的變化當中，材料的功能與系數也在不斷發(fā)生著變化，由于有限的條件制約，壓盤的溫度肯定不會超過110℃，由于壓盤自身的溫度對材料的影響作用很小，可以假設壓盤不會受材料參數進行變化；2）由于離合器的連接分離時間比較短，壓盤的溫度不很高，輻射應該不會對溫度場影響；3）摩擦中的磨損帶走的熱量可以忽略不計，假設產生的摩擦熱可以完全的被吸收。

（2）給壓盤的邊界設置條件。對于導熱而言，導熱都是在特定的條件下進行的，只有在特定條件的影響下，可以使結果比較準確進行邊緣條件設置，分析在涉及邊緣條件的時候壓盤的工作情況，分析邊界條件、熱流密度等對壓盤的制約。1）在進行溫度邊界具體條件分析時，可以認為結合開始的瞬間外部環(huán)境穩(wěn)定為35℃，將均勻的溫度場作為邊界條件，給壓盤的表面進行溫度施加，隨著溫度的增加將會進行不斷的變化，不斷受的熱流和環(huán)境的影響；2）運動的流體和溫度固定的壁面進行接觸時，由于溫度差的作用使得流體與壁面之間由于溫度差的原因產生摩擦熱，導致壓盤溫度的升高稱之為對流換邊界條件。離合器在工作的過程中不間斷的經歷熱流熱散熱，對流換熱系數在時刻進行著變化，利用離合器本身的內外徑算出平均的運行速度；3）位置約束條件，當壓盤的外沿施加位移約束時，限制壓盤就會沿徑的方向發(fā)展。限制軸向的位移。

4 壓盤有效元思路建立的結果

通過一系列的猜測與分析可以直觀的看出有限元的結果。

（1）一般的載荷下，不同的角度得出的結論：1）在離合器的壓盤內在附近的溫度最高接近137℃，離合器的結合為1.172秒。在溫度為81.57時，結合點在3.2秒。通過分析發(fā)現，當離合器結合工作后非結合終止時，壓會呈現最大的溫度。主要因素是因為在接合即將結束的時候，摩擦產生的熱量小于熱傳導和熱對流帶走的熱量；2）在壓盤分離后，因傳導和熱對流的影響，壓盤內徑的溫度降低，在接觸溫度分布的區(qū)域擴大的時候，壓盤本身就會把自身的溫度由高溫向低溫進行傳導；3）在壓盤上，溫度場的總體分布式按照軸向與縱向進行分布的。軸向上，摩擦的面相當于熱源，沒有摩擦的面會通過傳遞熱的形式，進行能量的傳播；徑向上，由于壓盤在工作過程中溫度場分布不穩(wěn)定，使內徑附近的溫度比較高，隨著壓盤繼續(xù)工作，壓盤會逐漸的因高溫變形導致接觸的直徑減少，高溫不斷地內移，溫度最高處位于壓盤的內徑。

（2）其他載荷在壓盤溫度場的分布。以1倍載荷為起點，每隔0.25倍計算1到3倍的壓盤分布情況，由結論得出，壓盤的分布規(guī)律一一般的分布規(guī)律一樣，當溫度在逐漸的增加時，載荷和結合的次數也會隨著逐漸的增大。

由此得出結論：相同的載荷隨著結合與分離次數的增加壓盤的溫度也會增加。

在載荷一致的情況下，壓盤的溫度隨著結合和分離次數的增加也逐漸的變高，增加結合和分離時降溫變化的幅度時刻都不相同。不同的載荷，當載荷量每增加0.26倍時，結合過程中74溫度的增加量也不相同。

綜合得出，對壓盤溫度影響最大的是，接合次數和載荷倍數，壓盤的溫度總體上會隨著載荷倍數和接合次數的增加而逐漸的上升。

（3）結論。通過具體的分析得出：1）在壓盤的工作過程中，壓盤內徑的溫度會逐漸增加；2）在擬合的猜測中，熱流的密度數與有限元仿真的探測結果一致；3）壓盤的溫度會隨著載荷倍數和接合次數的增加而增加；4）企業(yè)在進行壓盤的溫度分布進行改造的時候會因為溫度的分布不均衡而遭受到損害。

5 結束語

在對重型卡車的離合器壓盤溫度上進行構建的時候，應該通過準確的計算，合理控制相關因素。在探索的過程中，由于外界因素的不同條件制約使得對壓盤溫度場的結構不夠準確，因此，在測量統(tǒng)計結果的時候，一定要對測量重復的進行檢測，以保障結果的準確性。

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