关键词:
湿式离合器
卸油孔
充放油特性
参数优化
摘要:
湿式离合器是传动系统中的核心部件之一,因其传递动力平滑柔和,使用寿命长,故障少而在拖拉机上得到广泛使用。对于湿式离合器而言,在高转速下分离时,离合器的高速旋转会使活塞腔内的油液难以通过充油道全部排出,残留油液由于离心油压产生对活塞的作用力,导致离合器分离不彻底。而由于离合器活塞腔内油液并没有完全排出,存在离心油压的作用,难以保证离合器活塞在每次充油时所处的初始接合位置相同,这也会对离合器接合过程的精确控制产生影响。因此,设计卸油结构排出活塞腔内的油液以减小离心油压的作用,对解决离合器的接合与分离问题和提高离合器的性能与使用寿命具有重要意义。针对离合器存在分离不彻底的问题,本文以拖拉机用湿式离合器为研究对象,建立湿式离合器充放油过程一维仿真模型,研究不同卸油结构以及不同工况下充放油特性的变化规律,综合评价结构因素、工况因素与充放油特性的关联程度,对卸油孔结构参数进行优化,得到最优卸油孔参数组合。主要内容如下:对湿式离合器充放油过程进行理论分析,建立活塞运动学模型,分析充放油过程中活塞腔内流量与卸油孔流出流量的变化规律,推导活塞腔内工作压力、离心油压和等效离心力计算公式,建立电比例阀的流量平衡方程。为探明不同卸油结构对湿式离合器充放油过程的影响,建立湿式离合器充放油过程仿真模型,分别对无卸油孔、带有常通式卸油孔、带有自盖式卸油孔的离合器充放油过程进行研究,得到不同卸油结构下离合器充放油过程的变化规律。对比不同卸油结构充放油特性:无卸油孔结构的卸油时间较长;带有常通式卸油孔结构的离合器卸油速度最快,但其泄漏会减小完全接合阶段的活塞腔内压力;带有自盖式卸油孔的离合器在接合过程和完全接合阶段没有因卸油孔泄漏造成的不良影响,可以较快卸油,但转速过高时卸油孔可能无法卸油。为揭示不同工况下湿式离合器的充放油特性,以带有常通式卸油孔离合器为对象,通过仿真研究不同油液温度、不同输入转速、不同摩擦副间隙的影响规律:随着油液温度升高,接合时间、活塞腔内压力、卸油时间减小。输入转速对离合器充油阶段影响较小;在卸油阶段,输入转速越大,卸油时间越长。摩擦副间隙对充放油时间影响显著,接合时间和卸油时间与摩擦副间隙呈正相关。为评价各因素与充放油特性的关联程度,得到最优卸油孔参数组合。选取卸油孔直径、卸油孔长度、卸油孔位置、油液温度、输入转速、摩擦副间隙六个影响因素,以接合时间、活塞腔内压力、卸油时间为评价指标,设计正交试验结合极差分析方法得到各因素的优水平组合,采用灰色关联法对六个影响因素进行综合评价,得到各影响因素与不同评价指标的关联程度。选择卸油孔结构参数设计3因素3水平全因子试验,基于试验设计点构建二阶多项式响应曲面模型。以接合时间最小、卸油时间最小、活塞腔内压力最大为优化目标,采用多目标遗传优化方法对卸油孔进行参数优化,得到卸油孔最优参数组合。优化后接合时间不变,活塞腔内压力由16.81 bar减小至16.04 bar,下降了4.61%,卸油时间由1.85 s减少至1.61 s,缩短了12.93%。