Research Article

Метод параметрической оптимизации расчета фрикционных пластин гидровязкостных муфт

DOI:

10.3791/68328

⸱

July 22nd, 2025

 ,  ,  , 
1School of Mechanical Engineering, Jiangsu University of Technology

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Данное исследование сочетает в себе программное обеспечение для численного анализа с методологией поверхности отклика (RSM) для систематического изучения метода оптимизации проектирования фрикционных пластин гидровязкостных муфт.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Гидровязкостная муфта (HVC) работает на основе теории жидкостной вязкостной передачи, используя вязкую жидкость в качестве рабочей среды для передачи мощности через поперечную силу масляной пленки между фрикционными дисками. Структура канавок на фрикционных дисках напрямую влияет на способность передачи крутящего момента и повышение температуры масляной пленки, вызванной сдвигом. Поэтому проектирование конструкций фрикционных пластин, которые уравновешивают эффективную передачу крутящего момента и низкое повышение температуры, имеет большое значение. Для решения этой проблемы в данном исследовании анализируется влияние структуры канавки на характеристики масляной пленки и определяются ключевые влияющие факторы. Впоследствии с помощью программного обеспечения для моделирования был рассчитан крутящий момент и повышение температуры масляной пленки при различных структурах канавок. Затем были оптимизированы структурные параметры фрикционных пластин с использованием конструкции Бокса-Бенкена по методологии поверхности отклика (RSM). Результаты показывают, что оптимизированная конструкция фрикционных дисков с глубиной канавки 0,214 мм, длиной дуги 5 мм, 16 радиальными дугообразными канавками и 5 окружными канавками может значительно снизить температуру масляной пленки, обеспечивая при этом высокую передачу крутящего момента. Такой подход к проектированию является основой для оптимизации проектирования пар трения в гидровязкостных муфтах различных размеров.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

С быстрым развитием общественной производительности все большее количество больших тяжеловесных машин используется в строительных и производственных процессах. Эти машины требуют мощной динамической регулировки скорости при одновременном низком энергопотреблении.

В последние годы был предложен новый тип устройства контроля скорости, который используется в тяжелой технике, в частности, гидровязкостная муфта. Это устройство объединяет в себе механические, электронные управляющие и гидравлические технологии, включая как трансмиссию со сдвигом жидкости, так и механическую фрикционную передачу. Его энергоэффективные характеристики привели к все более широкому применению 1,2,3.

Принцип работы гидровязкостной муфты основан на законе внутреннего трения Ньютона, использующем крутящий момент, создаваемый сдвигом масляной пленки, для достижения передачи мощности и плавной регулировки скорости. Таким образом, гидровязкостная муфта может обеспечить стабильную передачу мощности и контроль 4,5. Ключевыми факторами, влияющими на масляную пленку, являются структура поверхности фрикционного диска. Поверхность фрикционных дисков гидровязкостной муфты не гладкая, а содержит канавки различной формы. Наличие этих канавок обеспечивает образование динамической масляной пленки под давлением и хорошие показатели теплоотвода; Однако масляная пленка, образованная рифлеными фрикционными пластинами, влияет на теоретический вязкий момент сдвига. Кроме того, структура канавки влияет не только на однородность сформированной масляной пленки, но и на температуру, создаваемую сдвигом масляной пленки, что впоследствии влияет на охлаждающий эффект фрикционной пластины. Чрезмерная температура может привести к деформации и деформации фрикционных пластин, что приведет к необратимому выходу из строя6. Таким образом, конструктивное проектирование гидровязкостной муфты в первую очередь сосредоточено на конструкции фрикционных дисков, при этом ключевой задачей является оптимизация следующих параметров: передаваемый крутящий момент, грузоподъемность масляной пленки, однородность масляной пленки, температура масляной пленки, температура фрикционных дисков и прочность фрикционных дисков 7,8.

Конструкция масляной канавки для фрикционных дисков гидровязкостной муфты в основном включает в себя различные расположения, такие как кольцевые канавки, радиальные канавки и дугообразные канавки 9,10,11. Предыдущие исследования показывают, что, помимо различий в формах расположения, конструкции поперечного сечения масляных канавок также различаются, включая прямоугольные, трапециевидные и дугообразные канавки. Структурные различия масляных канавок оказывают различное влияние на характеристики масляной пленки 12,13,14,15,16. При определенных условиях масляная пленка, образованная различными структурами канавок, может по-разному влиять на работу сцепления. Размеры муфт, используемых в разных механических устройствах, не уникальны; Таким образом, эксплуатационные характеристики фрикционных дисков с одинаковой структурой могут существенно отличаться при использовании в муфтах разных размеров и условий эксплуатации. Таким образом, проектирование фрикционных дисков гидровязкостной муфты для различных машин и различных условий эксплуатации требует экономичной и быстрой схемы проектирования и оценки.

Подход к проектированию фрикционных дисков гидровязкостной муфты включает в себя различные аспекты, включая теоретический анализ, экспериментальные исследования и численное моделирование, уделяя особое внимание тому, как поля давления, температуры и поля скорости масляной пленки влияют на производительность 8,17,18,19,20,21 . Кроме того, многие ученые основывали свои исследования на микротекстуре поверхности фрикционных пластин и материалах, используемых в фрикционных пластинах, чтобы улучшить характеристики гидровязкостной муфты22,23. Многие ученые изучали взаимосвязь между кавитационными характеристиками вращающегося поля течения в гидровязкостных муфтах и формой поперечного сечения нефтяного пласта. Они проанализировали положения инициации кавитации сдвига масляной пленки при различных структурных параметрах канавки, обеспечив теоретическую основу и техническое обеспечение для прогнозирования начала кавитации сдвига масляной пленки24,25. Среди этих методов численное моделирование стало ключевым инструментом исследований, а с развитием программного обеспечения для моделирования исследования постепенно становятся более совершенными. Модуль Fluent в основном используется для моделирования и анализа влияния различных структур нефтяных канавок на производительность поля потока, с конкретной целью оптимизации свойств нефтяной пленки за счет изменений в структурах канавок 26,27,28. Тем не менее, анализы моделирования и экспериментальные результаты, полученные для конкретных требований, неизменно оправдывают ожидания, но не были проверены на их применимость к конструкции фрикционных пластин в гидровязкостных муфтах различных размеров.

Комбинируя существующие методы исследования, это исследование использует программное обеспечение для моделирования Fluent и оптимизацию параметров поверхности отклика RSM (RSM), чтобы предложить схему проектирования, подходящую для структур масляных канавок в фрикционных пластинах различных размеров. Это включает в себя анализ характеристик масляной пленки при различных параметрах канавки с помощью Fluent, обсуждение ключевых факторов, которые существенно влияют на эти характеристики, расчет крутящего момента и изменения температуры масляной пленки, образованной различными параметрами канавки, и статистическую оптимизацию структурных параметров фрикционных пластин с помощью метода Бокса-Бенкена.

В данном исследовании продемонстрирован оптимизационный анализ фрикционных пластин с композитной структурой канавок, которая включает в себя кольцевые канавки прямоугольного сечения в сочетании с радиальными канавками дугообразного сечения. Цель состоит в том, чтобы разработать фрикционные диски, которые могут одновременно обеспечивать высокую передачу крутящего момента и низкую температуру масляной пленки. Будущие конструкции для фрикционных пластин различных размеров потребуют только изменения исходных размеров модели при сохранении того же плана исследований и процедур.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ПРИМЕЧАНИЕ: Технический маршрут проектной схемы показан на рисунке 1, который в основном включает в себя создание модели, имитационный анализ и оптимизацию параметров. Создание моделей включает в себя две основные категории: модели, необходимые для однофакторного анализа, и модели, полученные на основе экспериментального плана, заданного методологией поверхности отклика (RSM) после определения влияющих факторов. Создание модели завершается в SolidWorks, анализ моделирования выполняется в Fluent, а оптимизация параметров проводится в Design-Expert.

1. Создание модели

  1. Определите основные размеры фрикционной прокладки и установите внутренний радиус фрикционной прокладки равной 110 мм, внешний радиус 160 мм, а толщину масляной пленки равной 0,3 мм.
  2. Создайте базовую модель, создав круглый эскиз с внутренним диаметром 110 мм и внешним диаметром 160 мм на плоскости XY, а затем выдавите круг до 0,3 мм. Создайте базовую модель, убедившись, что полученная кольцевая форма образует модель масляной пленки без масляных канавок.
  3. На одной боковой поверхности кольцевой модели создайте эскиз 2 и нарисуйте 5 круглых граней с равномерным распределением и шириной 3 мм, затем выдавите их до 0,3 мм. Сформируйте масляную пленку с прямоугольным поперечным сечением, созданным кольцевой масляной канавкой.
  4. Создайте эскиз 3 на плоскости YZ, нарисовав полукруглую дугу с длиной дуги 3 мм, которая является касательной к масляной пленке, образованной окружной масляной канавкой, затем выдавите его радиально к внешней поверхности масляной пленки и расположите твердое тело по окружности внутренней петли, чтобы сформировать 14 компонентов.
  5. Создайте эскиз 4 на плоскости XY, нарисовав круг радиусом 110 мм, затем вырезайте лишнюю модель с помощью эскиза, завершив создание 14 радиальных полукруглых масляных канавок масляных пленок.
  6. Сохраните установленную модель в виде геометрической модели масляной пленки, образованной по исходным параметрам масляной канавки.
  7. Измените эскиз 2, нарисовав 3–7 равномерно распределенных окружных масляных канавок, каждая шириной 3 мм, и создайте пять моделей масляных пленок, отличающихся только окружными масляными канавками. Сохраните эти модели в формате STEP.
  8. Измените эскиз 3, чтобы скорректировать длину дуги полукруглой дуги до 3-6 мм, увеличивая длину дуги каждый раз на 0,5 мм, и создать семь моделей масляной пленки, отличающихся только радиальной полукруглой структурой. Сохраните эти модели в формате STEP.
  9. Измените эскиз 2, отрегулировав толщину экструзии до 0,1-0,4 мм, увеличивая толщину каждый раз на 0,05 мм, и сгенерируйте семь моделей масляной пленки, отличающихся только глубиной масляных канавок. Сохраните эти модели в формате STEP.
  10. Отрегулируйте количество окружного массива на рисунке 3, чтобы изменить количество радиальных масляных канавок до 10-16 и создать семь моделей масляных пленок, которые отличаются только количеством радиальных канавок. Сохраните эти модели в формате STEP.

2. Анализ моделирования

ПРИМЕЧАНИЕ: Анализ моделирования включает в себя предварительную обработку модели, разбиение сетки и расчеты моделирования. Все шаги выполняются в ANSYS Workbench.

  1. Предварительная обработка модели
    1. Откройте рабочую станцию верстака и перетащите геометрию из Toolbox > Component Systems > Geometry в область схемы проекта.
    2. Щелкните правой кнопкой мыши геометрию, выберите «Импортировать геометрическую модель », чтобы импортировать готовую модель, а затем нажмите, чтобы отредактировать геометрическую модель в Space Claim.
    3. На панели инструментов «Захват пространства » нажмите « Восстановить», затем выберите «Дополнительные ребра» и «Разделить ребра», чтобы завершить восстановление, объединив поврежденные линии разделения.
    4. Последовательно щелкните по Панели инструментов > Дизайн > Выделение в окне Выделение, затем выберите внутреннюю поверхность модели и нажмите Создать NS в группе, назвав ее Вход.
    5. Используя тот же процесс, кликните по внешней поверхности и назовите ее Розетка; нажмите на гладкую нижнюю поверхность стенки и назовите ее B в качестве поверхности стенки, где масляная пленка соприкасается с пассивной фрикционной подушкой; Выберите все безымянные поверхности и назовите их Z в качестве вращающейся поверхности стенки, где масляная пленка соприкасается с активной фрикционной подушкой.
    6. Выйдите из Space Claim и сохраните файл, чтобы завершить предварительную обработку модели.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Вся предварительная обработка геометрической модели перед моделированием завершается в соответствии с описанными выше шагами. Единственное отличие заключается в том, что модель активной стены непостоянна, но при этом не влияет ни на какие операции.
  2. Сетчатое секционирование
    1. На рабочей станции верстака перетащите Fluent из Toolbox > Component Systems > Fluent в область схемы проекта, в которую была добавлена геометрия.
    2. Щелкните по кнопке «Геометрия » и перетащите мышь на сетку в проекте Fluent, чтобы связать ее модуль сетки с исходными данными геометрии.
    3. Дважды щелкните мышью, чтобы открыть сетку, и выберите «Водонепроницаемая геометрия » для разбиения сетки. Следуйте пошаговым инструкциям рабочего процесса, чтобы импортировать геометрическую модель и добавить локальные размеры.
    4. Нажмите кнопку "Создать сетку поверхности", установите Минимальный размер (Minimum Size) на 0.3 мм, максимальный размер (Maximum Size) на 8 мм и Угол нормы кривизны (Curve Norm Angle) на 10. После установки этих параметров нажмите кнопку "Создать сетку поверхности".
    5. Проверьте качество поверхностной сетки, щелкнув правой кнопкой мыши по сгенерированной поверхностной сетке и выбрав «Вставить улучшенное качество поверхностной сетки». Установите Минимальное качество сетки на 0,7 и нажмите OK , чтобы завершить улучшение поверхностной сетки.
    6. Нажмите кнопку Описать геометрическую модель, выбрав геометрическую модель, состоящую исключительно из жидкой области без зазоров, при этом другие параметры остаются на уровне по умолчанию.
    7. Последовательно нажмите кнопку Описать геометрию, структуру и Обновить настройки типа области, сохранив настройки по умолчанию и завершив процесс.
    8. Нажмите кнопку Добавить пограничный слой, выбрав 3 в качестве количества слоев, сохранив остальные настройки по умолчанию.
    9. Нажмите кнопку Создать объемную сетку и вставьте улучшенное качество объемной сетки , чтобы убедиться, что ее качество превышает 0,12.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Завершенное разбиение сетки показано на дополнительном рисунке 1.
    10. После создания сетки нажмите кнопку Переключиться в режим решателя. Дождитесь завершения разбиения сетки и импорта в модуль анализа.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Количество и качество элементов сетки имеют решающее значение для точности результатов расчета. Водонепроницаемая геометрия используется для контроля количества и качества сетки путем изменения размера ячеек. Как показано на рисунке 2, уменьшение указанного минимального размера элемента сетки с 0,8 мм до 0,1 мм увеличивает количество элементов с 534 595 до 2 649 371. При изменении количества элементов средняя температура масляной пленки и результат передаваемого крутящего момента остаются стабильными, что указывает на то, что дальнейшее повышение качества сетки оказывает минимальное влияние на результаты. Поэтому для создания сетки выбирается минимальный размер элемента 0,3 мм.
  3. Решение симуляционного моделирования
    1. Переключитесь с Разбивки сетки на режим решателя. После того, как сетка завершит загрузку, нажмите « Проверить случай » в меню « Общие », чтобы проверить эффективность конечно-элементной модели и проверить, имеет ли сетка отрицательный объем.
    2. Откройте Уравнение Энергии в настройках модели. Войдите в интерфейс настроек вязкой модели, выберите ламинарную модель и включите параметр Вязкий нагрев.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Выбор вязкой модели определяется состоянием течения в поле течения масляной пленки, обычно оцениваемым с помощью числа Рейнольдса. Когда число Рейнольдса низкое, частицы жидкости не затрагиваются, что приводит к ламинарному потоку. И наоборот, высокое число Рейнольдса указывает на то, что возмущения между жидкостями усиливаются, преобразуя ламинарный поток в турбулентный. На основе теории течения вокруг вращающегося диска число Рейнольдса, связанное с тангенциальной скоростью на внешнем радиусе, вычисляется по формуле Re = R2ω/v. Где Re — число Рейнольдса, R — внешний диаметр фрикционных дисков, ω — скорость вращения фрикционной пластины, v — кинематическая вязкость. Когда Re < 1 × 105, поток ламинарный; когда 2 × 105 < Ре < 3 × 105, поток турбулентный. Для жидкости, изучаемой в данной работе, с v = 30мм2/с и R = 160 мм, можно получить следующие выводы. При частоте вращения фрикционной пластины ω = 1000 об/мин число Рейнольдса поля потока масляной пленки Re < 1 × 105, что указывает на то, что масляная пленка находится в ламинарном течении.
    3. Измените параметры материала в настройках в соответствии со свойствами двух материалов, перечисленных в таблице 1. Измените в системе параметры жидкого материала с именем «Воздух», а для твердого материала измените параметры с именем «Алюминий».
      ПРИМЕЧАНИЕ: Жидкость будет выбрана в качестве гидравлического масла #8 для материала масляной пленки, а твердое вещество будет использовать материал на основе меди для материала фрикционной прокладки.
    4. Нажмите на граничные условия, выберите активную поверхность стенки фрикционной прокладки с именем "Z", нажмите на кнопку "Настройки импульса " и установите ее как вращающуюся поверхность стенки, которая вращается со скоростью 100 рад/с вокруг оси Y с условием сдвига "Без скольжения".
    5. Щелкните Граничные условия, выберите поверхность стенки пассивной фрикционной прокладки с именем "B", нажмите на Настройки импульса и установите ее как неподвижную поверхность стены с условием сдвига Без скольжения.
    6. Задайте граничные условия, связанные с передачей энергии, с помощью компонента Системная связь.
    7. Установите граничные условия на входе и выходе, щелкнув по выходу и установив для него значение Выход давления, при этом для параметра Манометрическое давление установлено значение 0, что соответствует стандартному атмосферному давлению.
    8. Задайте граничные условия на входе, щелкнув по входу, установив его как Velocity Inlet со скоростью потока 1 м/с и температурой на входе 30 °C.
    9. Нажмите на Настройки решения, выбрав алгоритм SIMPLE для модели метода решения. Выберите формат First-Order Upwind для импульса и энергии и оставьте значения остаточных значений на уровне по умолчанию.
    10. Выполнив описанные выше действия, установите состояние расчетной области в начальный момент, например, с начальной температурой 26 °C, давлением 0 Па и скоростями в направлениях XYZ, равными 0.
    11. Установите Число итерацийs на 300 шагов, нажмите кнопку Рассчитать , чтобы начать расчет, и дождитесь результатов.
    12. После завершения итерационных вычислений нажмите кнопку Результаты > Отчеты > Потоки. Выберите Mass Flow Rate in Fluxes (Массовый расход во потоках), проверьте массовые расход на входе и выходе, убедившись, что погрешность между ними составляет менее 0,1% для проверки точности результатов расчета.
    13. Выполните описанные выше действия, а затем проанализируйте результаты моделирования. Щелкните Результаты > Отчеты > силами, выберите крутящий момент вокруг оси Y для поверхности стенки B и интерпретируйте результирующее значение вязкости как момент сдвига, передаваемый масляной пленкой.
    14. Выйдите из модуля расчета расхода жидкости и на рабочей станции верстака перетащите Результаты из Toolbox > Component Systems > Results в область схемы проекта, в которой были завершены расчеты моделирования потока жидкости. Нажмите на решение в модуле потока жидкости и перетащите мышь к результатам.
    15. Введите результаты, нажмите « Калькуляторы» и выберите «Калькулятор функций », чтобы рассчитать среднюю температуру всей масляной пленки. Нажмите « Рассчитать », чтобы получить общую среднюю температуру масляной пленки.

3. Оптимизация параметров

ПРИМЕЧАНИЕ: Оптимизация параметров завершена с использованием методологии поверхности отклика для моделирования и анализа. Методология обработки поверхности отклика требует выбора трех факторов, существенно влияющих на передаваемый крутящий момент и температуру масляной пленки, с указанием их верхних и нижних значений. Затем выполняется моделирование и анализ новых комбинаций, сгенерированных из выбранных влияющих факторов и переменных, с последующими оптимизационными расчетами с использованием полученных данных.

  1. В программном обеспечении Design-Expert нажмите на кнопку НОВЫЙ ДИЗАЙН , чтобы создать новый дизайн.
  2. В новой схеме выберите BOX-Behnken из Response Surface , чтобы создать трехфакторную двухуровневую модель оптимизации.
  3. Нажмите на «Числовые коэффициенты », чтобы выбрать три фактора: количество радиальных масляных канавок на фрикционной подушке, глубину канавок и длину дуги масляных канавок, и заполните соответствующую таблицу.
  4. Введите значения высокого и низкого уровней, полученные в результате анализа трех влияющих факторов, в соответствующую таблицу.
  5. Установите Центральные точки на блок равными пяти, затем нажмите на следующий шаг, чтобы изменить Переменные отклика на 2, которые представляют собой крутящий момент, передаваемый масляной пленкой, и среднюю температуру масляной пленки. Нажмите кнопку Готово , чтобы создать 17 наборов случайных точек выборки.
  6. Установите данные модели путем рекомбинации трех влияющих факторов из 17 наборов случайных точек выборки и повторите раздел 1 для завершения построения модели.
  7. Повторите раздел 2 для анализа моделирования, чтобы получить переданный крутящий момент и среднюю температуру масляной пленки после рекомбинации. Объедините предсказанные переменные A, B и C трех комбинаций влияния с смоделированными результатами передаваемого крутящего момента и средней температуры, чтобы сформировать новую таблицу переменных.
  8. Затем выберите «Квадратичный » для параметра «Порядок процессов » в модели и выберите «Полином» для параметра «Тип модели», сохранив остальные настройки по умолчанию.
  9. После завершения создания модели поверхности отклика рассчитайте как крутящий момент, так и среднюю температуру.
  10. После завершения анализа проведите анализ ошибок модели. Нажмите « Анализ дисперсии » (ANOVA) и проанализируйте значения R² и точности Adeq в статистике подгонки , чтобы убедиться, что модель соответствует стандартам.
  11. Нажмите на Optimization > Numerical > Criteria, оставив диапазоны для трех влияющих факторов без изменений. Нажмите на кнопку «Решения», чтобы найти максимальный крутящий момент и минимальную среднюю температуру для приблизительных значений.
  12. Вычислите различные результаты для массивов, при этом комбинация, обозначенная как 1, является оптимальным решением для модели.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Этапы моделирования и анализа симуляции в схеме направлены на определение того, какие параметры канавок фрикционных пластин существенно влияют на температуру масляной пленки и передаваемый крутящий момент. Благодаря оптимизации параметров отобранных данных корректируются комбинации параметров, влияющих на характеристики масляной пленки, за которыми следует повторное моделирование и симуляция для получения данных, что в конечном итоге позволяет получить оптимальные параметры для канавок фрикционных пластин за счет оптимиз...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В данном исследовании предложен метод оптимизации структуры масляной канавки фрикционных дисков гидровязкостной муфты. В частности, он направлен на улучшение характеристик масляной пленки путем изменения таких параметров, как количество, расположение и геометрические размеры канавок10. Комбинация численного моделирования с использованием программного обеспечения Fluent и методологии поверхности отклика (RSM) используется для анализа и оптимизации таких параметров,...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы заявляют, что у них нет конфликта финансовых интересов или иного конфликта интересов.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Эта работа была поддержана Исследовательским фондом Бюро образования провинции Хунань Китая (23A0620), Региональным совместным фондом проекта Фонда естественных наук провинции Хунань Китая (2025JJ70310), Программой инноваций в последипломной практике Технологического университета Цзянсу (XSJCX24_44).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
АлдарыН/ДН/ДМатериал сплава
Верстак AnsysЭНСИСЭНСИС 2023Р1Многоцелевое программное обеспечение для компьютерного проектирования методом конечных элементов.
Эксперт по дизайнуСтат-EaseЭксперт по дизайну 13Инструмент анализа экспериментальных данных 
Гидравлическое масло No8Н/ДН/ДЖидкость
ПК Н/ДН/ДКомпьютерная техника
SOLIDWORKSDassault SystèmesSOLIDWORKS 2023Инструмент для рисования инженерного программного обеспечения
СтальН/ДН/ДМатериал сплава

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Li, J. Application of liquid viscous soft start device in coal mine belt conveyor. Inverter World. 11, 118-123 (2018).
  2. Yan, C. Research and application of safety protection device for coal mine belt conveyor. Energy Energy Saving. 2, 137-138 (2016).
  3. Duan, X., Wang, X. Comparative analysis of speed regulation and energy saving methods for high-power fans and pumps. Energy Saving. 5, 28-31 (2012).
  4. Wei, C., Zhao, J. Liquid Viscous Transmission Technology. , National Defense Industry. Beijing. (1996).
  5. Gu, Z., Yang, Q., Xu, L. Analysis and comparison of advantages and disadvantages of liquid viscous speed-regulating clutch and hydraulic coupling. Mod Manufact Technol Equip. 6, 28-31 (2006).
  6. Xie, F., Hou, Y. Oil film pressure field between deformed friction pairs in liquid viscous transmission. Constr Machinery. 42 (2), 41-44 (2011).
  7. Meng, Q., Hou, Y. Effects of friction disc surface groove on speed-regulating start. Ind Lubr Tribol. 61 (6), 325-331 (2009).
  8. Jen, T. C., Nemecek, D. J. Thermal analysis of a wet-disk clutch subjected to a constant energy engagement. Int J Heat Mass Transf. 51 (7-8), 1757-1769 (2008).
  9. Cui, J., et al. Thermal and mechanical characteristics analysis of radial groove friction discs in liquid viscous clutches. Mech Transmission. 5, 77-81 (2018).
  10. Yang, X., Bao, H., Zhang, W. Z. R. Influence of groove type on friction coefficient of wet friction clutch pair. Int J Automot Technol. 25 (1), 13-21 (2024).
  11. Tan, W., Chen, Z., Li, Z. Y. H. Thermal-fluid-solid coupling simulation and oil groove structure optimization of wet friction clutch for high-speed helicopter. Machines. 11 (2), 296(2023).
  12. Al-Sahb, W. A., Abdullah, O. I. A Three-Dimensional Finite Element Analysis for Grooved Friction Clutches. , SAE Technical Paper. (2015).
  13. Jang, J. Y., Khonsari, M. M., Maki, R. Three-dimensional thermos hydrodynamic analysis of a wet clutch with consideration of grooved friction surfaces. J Tribol. 133, 1703(2011).
  14. Li, M., Khonsari, M. M., McCarthy, D. M. Parametric analysis for a paper-based wet clutch with groove consideration. Tribol Int. 80, 222-233 (2014).
  15. Miyagawa, M., et al. Numerical simulation of temperature and torque curve of multidisk wet clutch with radial and circumferential grooves. Tribol Online. 4, 17-21 (2009).
  16. Zheng, Y., Li, Y. Effects of groove spacing on surface temperature rise and stress in wet clutches. Coal Mine Mach. 40 (9), 85-87 (2019).
  17. Wang, L., Li, L., Li, H. Analysis of temperature field variation process on wet clutch friction interface based on finite element method. Lubr Sealing. 42 (1), 15-26 (2017).
  18. Razzaque, M. M., Kato, T. Effects of a groove on the behavior of a squeeze film between a grooved and a plain rotating annular disk. J Tribol. 121 (4), 808-815 (1999).
  19. Xie, F., Hou, Y. Oil film hydrodynamic load capacity of hydro-viscous drive with variable viscosity. Ind Lubr Tribol. 63 (3), 210-215 (2013).
  20. Tong, Y., et al. Fluid state and transmission characteristics of oil film between rotating friction pair. Recent Pat Mech Eng. 8 (1), 38-43 (2015).
  21. Agarwal, R. K., et al. Research status and outlook for oil film power transmission between friction pairs. Recent Pat Mech Eng. 8 (2), 154-160 (2015).
  22. Zhang, L., et al. Optimization design of micro-texture on friction surface of high-speed wet clutch. Automot Eng. 46 (2), 320-328 (2024).
  23. Zhao, S., Hilmas, G. E., Dharani, L. R. Numerical simulation of wear in a C/C composite multi disk clutch. Carbon. 47 (9), 2219-2225 (2009).
  24. Xie, F., et al. Numerical prediction of oil film shear cavitation inception considering groove structure. J Mech Eng Sci. 236 (20), 16(2022).
  25. Wang, Q., et al. Numerical simulation and experimental investigation on the thermal-fluid-solid multi-physical field coupling characteristics of wet friction pairs considering cavitation effect. Appl Therm Eng. 260, 124955(2025).
  26. Zheng, G., et al. Numerical simulation and evaluation of the oil film flow field in hydro-viscous drive. Int J Digit Content Technol Its Appl. 7 (1), 764-771 (2013).
  27. Cui, J., et al. Numerical investigation on transient thermal behavior of multi disk friction pairs in hydro-viscous drive. Appl Therm Eng. 67 (1-2), 409-422 (2014).
  28. Zagrodzki, P. Thermoelastic instability in friction clutches and brakes: transient modal analysis revealing mechanisms of excitation of unstable modes. Int J Solids Struct. 46 (11), 2463-2476 (2009).
  29. Feng, X., et al. Optimization of an air-based heat management system for dusty particulate matter-covered lithium-ion battery packs. J Vis Exp. (201), e65892(2023).
  30. He, Y., Bayly, A. E., Hassanpour, A. Coupling CFD-DEM with dynamic meshing: a new approach for fluid-structure interaction in particle-fluid flows. Powder Technol. 325, 620-631 (2018).
  31. Zhu, X., et al. DEM simulation of a rotary drum with inclined flights using the response surface methodology. Processes. 11 (5), 1363(2023).
  32. Ballester-Ripoll, R., Leonelli, M. Global sensitivity analysis of uncertain parameters in Bayesian networks. Int J Approx Reasoning. 180, 109368(2025).
  33. Chen, J., Yu, J., Gong, Y. A new multi-physics coupled method for the temperature field of dry clutch assembly. Appl Sci. 13 (20), 11165(2023).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hydro Viscous ClutchFriction Plate DesignOil Film TemperatureTorque TransmissionGroove StructureResponse Surface MethodologyBox Behnken DesignFinite Element ModelMesh PartitioningViscous Heating

Related Articles