* 本课题为北京市科技新星计划资助项目 ( 954810800) .
原稿收到日期为 2002 年 3 月 28 日 ,修改稿收到日期为 2002 年 6 月 20 日 . 1995-2003 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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2003 年 ( 第 25 卷) 第 1 期 汽 车 工 程
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小 ,剪切转矩的变化规律 , 剪切转矩与 L VC 的结构 参数及汽车运动参数的关系等等 .下文的研究重点 是剪切工作状态下 , 液体粘性联轴器的转矩传递特 性.
的变化仍然是显著的 , 而且随着硅油中含气率的不 同 ,其流体的特性表现出非牛顿流体的特征 ,所以文 中采用了后一种方法 .
2 粘性联轴器剪切转矩计算模型
粘性联轴器通常由输入轴 , 输出轴 ( 与外壳相连 接) , , 外壳 内盘片 , 外盘片 , 含有一定比例空气的高 粘度的硅油组成 .内 , 外盘片分别通过花键与输入 或输出轴连接 .外盘片之间有挡块固定 , 使相邻外 盘保持相等的间隙 ,内盘片可以沿花键做轴向运动 . 通常外盘片沿周向开有小孔 , 内盘片沿径向开槽 . 盘片上孔与槽的重要作用在于 [ 3 ] : ( 1) 有利于填充硅油 ; ( 2) 在自激转矩放大 ( 简称 STA ) 阶段吸收大部 分未溶解的空气 ; ( 3) 在触发阶段 ,通过孔槽边缘对内盘与外盘的 间隙起到不对称控制的作用 ; (4) 在 STA 阶段 , 使流体通过孔槽在盘片间隙 中流动 ,不仅能防止局部过热 ,而且使 "驼峰" 现象得 以实现 ; ( 5) 补偿盘片在 STA 阶段的热应力变形 , 保持 形状的稳定性 ,避免引起盘片的振动 . 在粘性剪切运动中 , 粘性联轴器盘片上的孔槽 所占部分因为不传递转矩 ,所以在进行 L VC 的剪切 转矩计算时 ,应该考虑到孔槽部分对计算结果的影 响 .不同的粘性联轴器的盘片具有不同的几何形状 与尺寸 ,因而其剪切转矩的变化规律也不尽相同 . 211 转矩计算的通用模型 液体粘性联轴器内充填的硅油究竟是哪一种性
Mohan S K, Ramarao B V 等人 [ 6 ] 认为 , 盘片间的流 体 ( 硅油) 是非牛顿流体 , 其转矩值的计算符合幂律
图1 简化的 L VC 盘片 ( 无孔 , ) 槽 转矩传递计算模型
液体粘性联轴器利用圆盘油膜传递转矩时 , 在 圆盘油膜 ( 如图 1 所示) 半径 r 处 , 取一微小扇环面 积 d A = r d r dθ, 该处的剪切力 d F = τ A , 传递的 d 转矩为 d T q = r d F 则
Tq =
τ dT rd ∫ = ∫ F = ∫r d rdθ ∫
2
q
rθ
( 1)
以 L VC 内的硅油和空气的混合流体是非牛顿 流体 ,来建立幂律流体行为模型 [ 6 ,8 ,9 ] 为 τ = k n = 10 - 6ρ 0 ( T m p) γn / γn - 1 γ ν ( 2) B γ = Δ r/ s = πN r/ ( 30 s ) ω ( ν) ( ) ν ν ( T m p) = 10 a + b 0 / T mp +273115 + clg 0 0
-6 n- 1 ν k = 10 ρ 0 ( T mp) / γB
( 3)
d
( 4) ( 5)
L V C 内混合流体的密度为
质的流体 ,目前有两种不同的看法 ,并在此基础上建 立起 各 自 的 转 矩 计 算 数 学 模 型 . Peschke , Toji Takemura 等人 [ 4 ] 认为 ,L VC 内的剪切工质硅油可 以视为牛顿流体 , 转矩值的计算可由牛顿内摩擦定 律求得 ,该计算方法在文献 [ 5 ] 中有较详细的介绍 .
ρ = ρ 0 + ρ (1 - η ) η ( 6) g 0 l 式 ( 2) ～式 ( 6 ) 中 : k 为稠度系数 ; n 为流动指数 ; 参 考剪切率 γ = 300s - 1 ;ν ( Tm p) 为硅油在零剪切率时 B 0 的运动粘度值 ( mm2 / s) ;ν 为硅油在零剪切率以及 0 25 ℃时 的 运 动 粘 度 值 , 在 式 ( 4 ) 中 ν = 60 × 0 ω 103 mm2 / s ;γ 为剪切率 ( s - 1 ) ;Δ 为转速差 ( rad/ s) ; N 为内 , 外盘片的转速差 ( r/ min) ; s 为油层的厚度

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