[發明專利]用于干式離合器的溫度-摩擦綜合建模方法

有效

• 申請號: 201610205098.3
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105678041B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 劉奇芳;葉珂羽;李超;唐佳慧;陳虹;高炳釗
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種用于干式離合器的溫度-摩擦綜合建模方法，其特征在于：將離合器整體模型分成離合器工作狀態判斷模塊、離合器熱量產生模塊以及離合器動態摩擦模塊；

①離合器工作狀態判斷模塊：離合器的工作狀態判斷模塊輸入為離合器主動部分轉速ω_m，從動部分轉速ω_c，以及由執行機構提供的離合器主從動盤之間的范圍為0～1的壓緊力信號F_N，0表示無壓緊力作用，1表示最大的壓緊力信號，F_N的大小與離合器執行機構的位置有關，通過對離合器執行機構的控制來實現對F_N的調整；

②離合器熱量產生模塊：設離合器滑磨時的滑磨功無損失地全部轉化成熱能，在t₀～t_f的滑磨時間內，產生的熱量Q_gen為：

故而產生的熱流量表示為：

熱量產生模型的輸入為：ω_m，ω_c，離合器滑磨狀態信號，以及由離合器動態摩擦模型輸出的離合器傳遞轉矩M_c，輸出為

③離合器熱量交換模塊：是由滑磨熱量分配；離合器殼內空氣與飛輪、壓盤、離合器殼的對流換熱；離合器飛輪及壓盤軸向熱傳導；離合器殼體與外部空氣對流及輻射換熱；離合器內空氣溫度估計五個子模型構成：

a、滑磨熱量分配子模型：結合式(1)～(2)得，在一個滑磨過程內傳遞到飛輪和壓盤的總熱量均如下式所示：

飛輪和壓盤得到的滑磨熱流量表示為：

式中Q_cp、Q_cf分別表示壓盤和飛輪在滑磨時間t₀～t_f內產生的總熱量，分別表示二者的滑磨熱流量；

b、離合器殼內空氣與飛輪、壓盤、離合器殼的對流換熱子模型：

根據牛頓冷卻定律，對流換熱強度，即熱流量表示為：

式中，分別為飛輪和殼內空氣對流換熱熱流量，以及壓盤和殼內空氣對流換熱熱流量；h₁，h₂分別為飛輪和殼內空氣的強迫對流換熱系數以及壓盤和殼內空氣的強迫對流換熱系數，A₁，A₂分別為殼內空氣與飛輪、壓盤的換熱面積，T_f，T_p分別為飛輪和壓盤的摩擦表面溫度，T_airt為殼內空氣溫度；

c、離合器飛輪及壓盤軸向熱傳導子模型：

導熱截面A，相距d的兩點之間的熱流量為：

式中，表示飛輪軸向熱傳導熱流量；α為材料的熱傳導系數，T_fn，T_ff分別為飛輪近摩擦面溫度與遠摩擦面處的溫度；

d、離合器殼體與外部空氣對流及輻射換熱子模型：

對流換熱熱流量表示為：

式中，表示離合器殼體和殼外空氣對流換熱熱流量，h₅為二者的強迫對流換熱系數，A₅為二者對流換熱面積，T_air為殼外空氣溫度，T_box離合器殼體溫度；得到離合器殼體與離合器殼外部空氣的輻射換熱熱流量：

式中，表示離合器殼體和殼外空氣輻射換熱熱流量，κ為輻射系數，正比于殼體材料黑度和輻射換熱面積，σ＝5.67*10^-8W/m²/K⁴為斯蒂芬玻爾茲曼常數；

e、離合器內空氣溫度估計子模型：

殼內空氣溫度由下式計算得到：

式中，T_{in_airi}為離合器殼內空氣初始溫度，m_airi為離合器殼內空氣質量，C_airi為空氣比熱容，Q_airi是空氣的熱交換熱量，是空氣的熱交換熱量變化率；

④離合器動態摩擦模塊：

由lugre建模方法，搭建的離合器動態摩擦模型表達如下：

其中，v為廣義的速度，在這里v＝ω_m-ω_c代表離合器主從動部分的相對運動速度，Z為接觸面之間的鬃毛平均物理偏移量，g(v)是反映stribeck效應的模型，M_fric為摩擦力矩，σ₀是鬃毛的等效剛度，σ₁是鬃毛等效阻尼系數，σ₂是粘性摩擦系數。