[發(fā)明專利]一種用于干式摩擦副的仿真與試驗(yàn)耦合的動(dòng)態(tài)測(cè)溫方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810081341.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN108414105B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王延忠;郭超;賈樹王
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K7/02
• 分類號(hào): G01K7/02;G01J5/00;G06F17/50
• 代理公司: 11251 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 楊學(xué)明;盧紀(jì)

本發(fā)明公開了一種用于干式摩擦副的仿真與試驗(yàn)耦合的動(dòng)態(tài)測(cè)溫方法，把摩擦副工作溫度試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)結(jié)合，獲得基于測(cè)量過程的摩擦副溫度場(chǎng)分布計(jì)算結(jié)果。該方法相比仿真計(jì)算有更高的準(zhǔn)確度、相比于試驗(yàn)測(cè)量有更全面的溫度信息。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦副溫度的靜、動(dòng)態(tài)測(cè)試，在不改變摩擦副表面接觸和滑摩狀態(tài)的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于溫度的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)仿真修正計(jì)算，其特點(diǎn)在于將試驗(yàn)測(cè)量信息與仿真計(jì)算信息相結(jié)合，整合了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性與仿真的全面性的優(yōu)勢(shì)，確定了摩擦副精確溫度邊界條件，為摩擦副動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于履帶車輛傳動(dòng)領(lǐng)域制動(dòng)器摩擦副溫度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于干式摩擦副的仿真與試驗(yàn)耦合的動(dòng)態(tài)測(cè)溫方法。

背景技術(shù)

高能量密度摩擦傳動(dòng)系統(tǒng)是高性能傳動(dòng)的關(guān)鍵，其顯著特征是大功率、高轉(zhuǎn)速，摩擦副由于其優(yōu)異的耐磨性和較高的熱容被廣泛應(yīng)用于履帶車輛的傳動(dòng)領(lǐng)域。Cu基、Fe基粉末冶金摩擦副，包括制動(dòng)器與離合器，工作在多應(yīng)力復(fù)合環(huán)境中，作為三參數(shù)邊界-壓力、速度、溫度是影響摩擦副摩擦特性的主要因素，也是摩擦副設(shè)計(jì)過程中的重要參考。現(xiàn)階段速度邊界能夠通過實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測(cè)量，而溫度邊界的動(dòng)態(tài)測(cè)試一直是三邊界測(cè)量中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而且現(xiàn)階段的溫度測(cè)試多是局部靜態(tài)測(cè)量，測(cè)量精度低、相應(yīng)較低，目前在干式摩擦片的設(shè)計(jì)領(lǐng)域一直沒有有效的并且可靠的摩擦副整體溫度場(chǎng)的測(cè)量的成熟方法。前人曾提出一種摩擦副溫度測(cè)試方法，將熱電偶和紅外法相結(jié)合。但是該方法僅能測(cè)出摩擦副最高點(diǎn)溫度，對(duì)于整個(gè)溫度場(chǎng)的測(cè)量缺乏有效手段。這使得諸如加載結(jié)構(gòu)，支撐結(jié)構(gòu)在溫度影響下的變形情況沒有辦法了解。對(duì)摩擦副進(jìn)行三維建模模擬溫度載荷是獲得整體溫度場(chǎng)的主要手段。現(xiàn)階段采用的一般熱電偶的方法，只能測(cè)量被測(cè)體內(nèi)部的溫度，不能適應(yīng)履帶車輛摩擦副的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，無法滿足新型號(hào)新裝置摩擦副的設(shè)計(jì)要求。

長(zhǎng)期以來摩擦副表面壓力測(cè)量困難主要集中在以下幾方面：(1)測(cè)量元件難以測(cè)量高速摩擦的接觸表面的溫度；(2)現(xiàn)階段的測(cè)量都集中在局部測(cè)量，對(duì)于摩擦元件整體溫度場(chǎng)測(cè)量仍存在困難；(3)摩擦元件往往伴隨旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)有測(cè)量手段難以克服在移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)件上進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的摩擦副接觸溫度條件無法測(cè)量的問題，提供一種干式摩擦副的仿真與試驗(yàn)耦合的動(dòng)態(tài)測(cè)溫，該方法有效的解決了當(dāng)前摩擦副在高速滑摩過程中難以獲得的問題，其優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了摩擦副高速滑摩過程摩擦副接觸部位和其內(nèi)部溫度的精確測(cè)量，通過仿真結(jié)果指導(dǎo)試驗(yàn)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化仿真模型的方式，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)與仿真結(jié)果的支撐、修正，得到了更為精確的仿真結(jié)果，與此同時(shí)獲得了非測(cè)量點(diǎn)的基于測(cè)量參數(shù)的動(dòng)態(tài)估計(jì)值，為摩擦副動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種用于干式摩擦副的仿真與試驗(yàn)耦合的動(dòng)態(tài)測(cè)溫方法，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟一、分析摩擦元件的工況條件及摩擦副的加載支撐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，獲得摩擦副的幾何尺寸，計(jì)算極限工況下的摩擦副的產(chǎn)熱量M；

計(jì)算方法如下：

其中：M為總的產(chǎn)熱量；

J為被動(dòng)端等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

ω₁為摩擦元件結(jié)合前轉(zhuǎn)速；

ω₂為摩擦元件結(jié)合后轉(zhuǎn)速；

步驟二、根據(jù)步驟一中分析獲得的摩擦副的支撐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和摩擦副的幾何尺寸建立有限元分析模型，將計(jì)算獲得的總產(chǎn)熱量作為熱邊界條件輸入到模型參數(shù)中，并將模型的熱傳導(dǎo)系數(shù)參數(shù)設(shè)置為材料的理想熱傳導(dǎo)系數(shù)；

步驟三、以步驟二建立的模型為基礎(chǔ)，對(duì)模型進(jìn)行瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析，提取摩擦副半徑方向上從內(nèi)邊界至外邊界的線性比例等距節(jié)點(diǎn)處溫度參數(shù)，提取各個(gè)節(jié)點(diǎn)處溫度的時(shí)間歷程及整體溫度場(chǎng)中節(jié)點(diǎn)處溫度分布；