双圆锥牵引传动装置动力特性及滑靴副润滑特性基础研究
完成单位:北京理工大学珠海学院

支撑项目(平台):国家自然科学基金《内球面接触高剪切粘性牵引传动接触区牵引规律影响机理研究》、广东省自然科学基金《双圆锥牵引传动装置动力特性研究》、《城市轨道车辆车载液压再生缓速节能特性研究》、《基于油膜动力润滑机理的滑靴副设计与实验研究》

参与单位:广东省教育厅

所属学科:机械工程

主要贡献者:李兵,黄宝山,包凡彪,温开元,曾亮华,邓荣峰

成就简介:项目自2013年实施以来,完成了1项国家自然科学基金。同时连续3年获得2015,2016,2017年广东省自然科学基金立项,养广东省千百十人才两名,5年来公开发表论文12篇,其中6篇被被EI收录,获得专利12项,其中发明专利2项。

在目前所有的变速器类型中,无级变速器无疑是车辆最理想的变速器。目前无级变速器包括机械式、电动式和流体式无级变速器,其中机械式无级变速器主要包括带传动式无级变速器和牵引传动式无级变速器。金属带式无级变速器主要是靠金属带与锥盘之间夹紧力进行动力传递,其传动功率较小,只用于排量为2.0L以下的汽车,而且传递效率不高,特别是传动效率受车辆变化的工况影响较大,其寿命也较短。目前,牵引式无级传动装置最主要有半环型牵引式和全环型牵引式无级变速器。半环型牵引式和全环型牵引式无级变速器主要是通过滚轮摩擦副之间的油膜剪切力进行动力传递。牵引传动属于摩擦传动,它的功率传递是通过滚动体之间的摩擦来实现的。如果滚动体通过两接触表面直接摩擦来传递动力,则摩擦系数较大,能传递的力矩也较大,但滚动体之间的干摩擦将导致接触表面产生摩擦磨损,而且干摩擦运动有可能导致滚动体的跃动现象,使运动无法连续平稳滑动,严重时可使接触区产生勾犁和粘着现象,缩短滚动体寿命。本课题针对双圆锥牵引传动装置动力特性研究,主要在以下方面进行了创新性研究。(1)针对双圆锥牵引传动装置接触区牵引油的牵引特点,以Evans-Johnos流变特性模型为基础,通过拖动特性试验获得不同工况下牵引系数随滑滚比的变化曲线,结合理论推导对牵引油的流变参数进行分析,得到了牵引油的特征应力、粘压系数、极限剪切应力系数和弹性模量的拟合公式,公式形式简单,便于工程运用。(2)根据双圆锥牵引传动装置的结构特点,建立摩擦副接触区的弹性流体动力学方程,采用线松弛、追赶法和FFT对该模型进行了数值分析,揭示了圆锥-圆盘接触区内的牵引机理,为双圆锥牵引传动装置的研究和设计分析提供一种新的方法。 (3)根据双圆锥牵引传动装置的结构特点,将传动比范围划分为两部分,针对实际工作中要求的高传动效率和接触区全油膜润滑状态提出一种法向加载力求解方法,该方法能有效地控制系统的传动效率,并保证接触区处于全油膜润滑状态。对于牵引式无级传动装置接触区的研究主要是通过引入摩擦副接触区牵引油流变模型,采用弹流润滑理论并假设摩擦副在全油膜润滑状态下,对摩擦副接触区实际工作状态进行仿真、计算,耦合雷诺方程、膜厚方程、摩擦副接触区之间的牵引力关系等多种参数进行深入研究,以期获得更为精确的理论模型,这也是现在国内外牵引式无级传动研究的热点,也是今后无级传动发展的一个重要方向。

扫码关注

“高校科技进展”微信公众号