本發(fā)明涉及一種摩擦片，尤其適用于液粘調(diào)速離合器。

背景技術(shù)：

摩擦片的結(jié)構(gòu)直接影響著液粘調(diào)速離合器的整體性能，為增強(qiáng)過(guò)油能力，保證有足夠的油液將熱量帶走，同時(shí)排除磨屑，摩擦片表面通常加工有一定形式的油槽。傳統(tǒng)液粘調(diào)速離合器摩擦片油槽設(shè)計(jì)方法中，油槽深度并無(wú)確定的標(biāo)準(zhǔn)或計(jì)算公式，僅僅有一個(gè)范圍0.5～0.6mm。目前為止，液粘調(diào)速離合器摩擦片相關(guān)的專利主要有：CN102401018A公布了一種液體粘性調(diào)速離合器摩擦副設(shè)計(jì)方法，CN201827267U公布了一種液粘調(diào)速離合器復(fù)合過(guò)油槽，CN102705399A公開(kāi)了一種新型液粘調(diào)速離合器用摩擦片組，CN204041776U公開(kāi)了一種抗翹曲的液粘調(diào)速離合器摩擦片，CN105041911A公開(kāi)了一種防變形的液粘調(diào)速離合器對(duì)偶片，這些發(fā)明與實(shí)用新型專利各有其優(yōu)點(diǎn)，也切實(shí)解決了一些工程實(shí)際問(wèn)題，但未曾有任何解決摩擦片外徑處(即半徑較大處)油膜覆蓋率降低的問(wèn)題，以及因此而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩、傳遞效率和控制精度降低的問(wèn)題，本發(fā)明對(duì)解決采用傳統(tǒng)液粘調(diào)速離合器摩擦片時(shí)出現(xiàn)的這些問(wèn)題具有積極的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，摩擦片外徑處油膜覆蓋率降低，轉(zhuǎn)矩傳遞有效面積下降等問(wèn)題，提供了一種液粘調(diào)速離合器用摩擦片及其加工方法，在油槽形狀與截面形狀一定的前提下，沿半徑方向改變油槽結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得內(nèi)圈過(guò)油能力大于外圈過(guò)油能力，從理論上解決油槽覆蓋率低于100％的問(wèn)題，使得摩擦片間油膜的有效面積增大，從而增加了傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小了理論傳遞轉(zhuǎn)矩與實(shí)際傳遞轉(zhuǎn)矩之差。

本發(fā)明可以通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，一種用于液粘調(diào)速離合器的摩擦片，所述的摩擦片表面加工有一定形狀的油槽，油槽結(jié)構(gòu)尺寸隨半徑變化，所述油槽的結(jié)構(gòu)尺寸包括油槽區(qū)角度和油槽深度，油槽區(qū)角度油槽深度隨著摩擦片半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽角度最大，最大外徑處油槽角度最小；油槽深度隨著摩擦片半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽深度最大，最大外徑處油槽深度最小。

基于不同要求選定摩擦片表面油槽結(jié)構(gòu)形式，可通過(guò)改變油槽結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)改變摩擦片間不同半徑處的過(guò)油能力，使得半徑較小處的過(guò)油能力大于半徑較大處的過(guò)油能力，從而能提高摩擦片間油膜覆蓋率。以油槽形式為徑向直油槽、油槽截面形狀為矩形為例，有改變油槽區(qū)角度、改變油槽深度以及同時(shí)改變油槽區(qū)角度和油槽深度這三種實(shí)施方式來(lái)改變不同半徑處的過(guò)油能力，油槽區(qū)角度越大則過(guò)油能力越強(qiáng)，油槽深度越大則過(guò)油能力越強(qiáng)，反之則過(guò)油能力越弱。上述方案中，要想從理論上實(shí)現(xiàn)摩擦片間的全油膜覆蓋，所述油槽結(jié)構(gòu)尺寸與所述摩擦片的半徑滿足如下關(guān)系，該關(guān)系的函數(shù)表達(dá)式為：

其中

其中，Q_入為入口流量，θ₁為油槽區(qū)角度，θ₂為非油槽區(qū)角度，h₀為摩擦片之間的距離，h₁為油槽深度，R₂為外徑處的半徑值，R₁為內(nèi)徑處的半徑值，r為所述摩擦片不同位置的半徑值，ρ為油液密度，μ為油液動(dòng)力粘度。

上述方案中，所述油槽區(qū)角度θ₁和所述對(duì)應(yīng)的非油槽區(qū)角度θ₂滿足如下關(guān)系式：

(θ₁+θ₂)×n＝360°

n為油槽的數(shù)目。

上述方案中，摩擦片之間的距離h₀為0～0.5mm。

上述方案中，所述油槽的形式為徑向直油槽、雙螺旋油槽和復(fù)合油槽中的任意一種。

一種根據(jù)所述摩擦片加工方法，通過(guò)改變所述油槽區(qū)角度來(lái)改變過(guò)油能力，加工時(shí)，油槽區(qū)角度隨著半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽角度最大，最大外徑處油槽角度最小。

一種根據(jù)所述摩擦片加工方法，通過(guò)改變所述油槽深度來(lái)改變過(guò)油能力，加工時(shí)，油槽深度隨著半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽深度最大，最大外徑處油槽深度最小。

一種根據(jù)所述摩擦片加工方法，通過(guò)同時(shí)改變所述油槽區(qū)角度和油槽深度來(lái)改變過(guò)油能力，加工時(shí)，油槽區(qū)角度隨著半徑增大而減小，油槽深度隨著半徑增大而減小。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明所述的一種液粘調(diào)速離合器摩擦片，通過(guò)多種實(shí)施方式改變摩擦片表面油槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使得摩擦片間不同半徑處的過(guò)油能力，使摩擦片間隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)全油膜覆蓋；

(2)本發(fā)明通過(guò)改變內(nèi)外徑處的油槽尺寸改變過(guò)油能力，且得出要實(shí)現(xiàn)摩擦片間隙內(nèi)全油膜覆蓋所述油槽結(jié)構(gòu)尺寸與所述摩擦片的半徑滿足的函數(shù)關(guān)系如下關(guān)系式，提供了一種新型高效的摩擦片。

(3)本發(fā)明區(qū)分了Q_入＝Q與這兩個(gè)量，糾正了過(guò)往研究中將二者混為一談的錯(cuò)誤觀念，為后續(xù)的油槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究提供了新的方法。

附圖說(shuō)明

圖1是帶傳統(tǒng)徑向油槽的摩擦片示意圖；

圖2是實(shí)施方式之一：改變油槽區(qū)角度示意圖；

圖3是實(shí)施方式之二：改變油槽深度徑向剖視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1-非油槽區(qū)；2-油槽區(qū)；3-油液入口；4-油液出口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，本發(fā)明例舉了三個(gè)具體實(shí)施方式。

一種用于液粘調(diào)速離合器的摩擦片，所述摩擦片表面加工有一定形狀的油槽，所述油槽的結(jié)構(gòu)尺寸包括油槽區(qū)角度和油槽深度，油槽區(qū)角度油槽深度隨著摩擦片半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽角度最大，最大外徑處油槽角度最小；油槽深度隨著摩擦片半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽深度最大，最大外徑處油槽深度最小。

所述油槽的形式為徑向直油槽、雙螺旋油槽和復(fù)合油槽等多種形式。本發(fā)明基于選定摩擦片表面油槽的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)改變油槽的結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)改變不同半徑處的過(guò)油能力，主要是改變油槽區(qū)角度和油槽深度，使得半徑較小處的過(guò)油能力大于半徑較大處的過(guò)油能力，從而提高摩擦片間油膜覆蓋率。

圖1所示為帶傳統(tǒng)徑向油槽的摩擦片示意圖，圖中摩擦片表面包括非油槽區(qū)1和油槽區(qū)2，傳統(tǒng)摩擦片中，摩擦片內(nèi)圈(半徑較小)處油液徑向速度較小，過(guò)油能力(即通流面積)也同樣較小；摩擦片外圈(半徑較大)處油液徑向速度較大，而過(guò)油能力也同樣較大，內(nèi)圈與外圈處的流量是相等的。很明顯，這就導(dǎo)致在外圈處，有部分通流面積實(shí)際是沒(méi)有油液通過(guò)的，即油膜覆蓋率下降，低于100％，轉(zhuǎn)矩傳遞的有效面積下降。

因?yàn)楸景l(fā)明中是采用的截面形狀為矩形的徑向直油槽，所以可改變的結(jié)構(gòu)參數(shù)就是油槽深度和油槽區(qū)角度，當(dāng)選擇其他截面形狀(例如梯形、三角形等)和油槽形式(例如周向油槽、雙螺旋油槽等)，也可以通過(guò)改變其他結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)改變內(nèi)外徑的過(guò)油能力，油槽區(qū)角度越大則過(guò)油能力越強(qiáng)，油槽深度越大則過(guò)油能力越強(qiáng)，反之則過(guò)油能力越弱。通過(guò)合理設(shè)計(jì)油槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)，最終實(shí)現(xiàn)內(nèi)外徑處具有不同的過(guò)油能力。實(shí)施例一：

圖2所示為改變油槽區(qū)角度示意圖，圖中摩擦片表面包括改變后的非油槽區(qū)1和油槽區(qū)2，一種所述摩擦片加工方法，通過(guò)改變油槽區(qū)角度來(lái)改變過(guò)油能力，油槽區(qū)角度越大則所述油槽的過(guò)油能力越強(qiáng)，反之則過(guò)油能力越弱。加工時(shí)，使得油槽區(qū)角度隨著半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽角度最大，最大外徑處油槽角度最小，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)徑處過(guò)油能力較強(qiáng)而外徑處過(guò)油能力較弱，從而強(qiáng)制性增大外圈油槽覆蓋率。

實(shí)施例二：

圖3所示為改變油槽深度徑向剖視圖，圖中油液入口3和油液出口4的深度不同，一種所述摩擦片加工方法，通過(guò)改變油槽深度來(lái)改變過(guò)油能力，油槽深度越大則所述油槽的過(guò)油能力越強(qiáng)，反之則過(guò)油能力越弱。加工時(shí)，使得油槽深度隨著半徑增大而減小，即最小內(nèi)徑處油槽深度最大，最大外徑處油槽深度最小，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)徑處過(guò)油能力較強(qiáng)而外徑處過(guò)油能力較弱，從而強(qiáng)制性增大外圈油槽覆蓋率。

實(shí)施例三：

一種所述摩擦片加工方法，同時(shí)改變油槽角度和油槽深度來(lái)改變過(guò)油能力，油槽區(qū)角度越大則所述油槽的過(guò)油能力越強(qiáng)，油槽深度越大則所述油槽的過(guò)油能力越強(qiáng)，反之則過(guò)油能力越弱。加工時(shí)，使得油槽區(qū)角度隨著半徑增大而減小，油槽深度隨著半徑增大而減小，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)徑處過(guò)油能力較強(qiáng)而外徑處過(guò)油能力較弱，從而強(qiáng)制性增大外圈油槽覆蓋率。

所述實(shí)施例一、實(shí)施例二和實(shí)施例三中，通過(guò)改變油槽參數(shù)來(lái)改變過(guò)油能力。要想實(shí)現(xiàn)摩擦片從內(nèi)徑處到外徑處油膜覆蓋率100％，則所述油槽結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)與所述摩擦片的半徑應(yīng)滿足如下關(guān)系式：

其中

其中，Q_入為入口流量，θ₁為油槽區(qū)角度，θ₂為非油槽區(qū)角度，h₁為油槽深度，h₀為摩擦片之間的距離，R₂為外徑處的半徑值，R₁為內(nèi)徑處的半徑值，r為所述摩擦片不同位置的半徑值，ρ為油液密度，μ為油液動(dòng)力粘度。

其中，油槽區(qū)角度θ₁和所述對(duì)應(yīng)的非油槽區(qū)角度θ₂滿足如下關(guān)系式：(θ₁+θ₂)×n＝360°，n為油槽的數(shù)目。

其中，摩擦片之間的距離h₀為0～0.5mm。

考慮到實(shí)際加工難度，可通過(guò)近似擬合的方式來(lái)加工實(shí)際油槽。

對(duì)于油槽結(jié)構(gòu)參數(shù)與所述摩擦片的半徑應(yīng)當(dāng)滿足的關(guān)系式，可通過(guò)以下推導(dǎo)過(guò)程得到：

分析這類兩平行旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)縫隙中的粘性流，采用圓柱坐標(biāo)系的N-S方程更加方便。本發(fā)明根據(jù)旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)縫隙中的粘性流體的流動(dòng)特點(diǎn)，通過(guò)分析比較各項(xiàng)的數(shù)量級(jí)，略去微小次要項(xiàng)，從而消除方程中的非線性項(xiàng)，從而保留主要項(xiàng)，求得近似解析解，求解簡(jiǎn)化條件如下：

(1)因縫隙很小，雷諾數(shù)很?。凰钥p隙內(nèi)液體流動(dòng)形式為二維層流，徑向速度為U_r，周向速度為U_e，而軸向速度U_z＝0；

(2)液體密度ρ＝C為常值，動(dòng)力粘度μ＝C為常值；

(3)流動(dòng)為定常流，即

(4)先不考慮油槽影響，認(rèn)定流動(dòng)對(duì)稱于Z軸，所有流動(dòng)參數(shù)均與θ無(wú)關(guān)，即

(5)質(zhì)量力R＝T＝Z＝0，其中R為徑向質(zhì)量力，T為周向質(zhì)量力，Z為軸向質(zhì)量力；

為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化N-S方程，對(duì)方程中各項(xiàng)作數(shù)量級(jí)的比較：

簡(jiǎn)化后的N-S方程如下所示：

最終可得，徑向速度：

在計(jì)算兩平行圓盤(pán)間的流量時(shí)：

即：

但其實(shí)，對(duì)于加工了傳統(tǒng)樣式油槽的摩擦片，油槽結(jié)構(gòu)參數(shù)內(nèi)外徑相同的情況下，是一個(gè)隨半徑值r增大而增大的因變量。

即因?yàn)樵谕馊?，油膜覆蓋率是小于100％的，事實(shí)上而對(duì)于加工有本發(fā)明中所述油槽的摩擦片，內(nèi)外徑處油槽結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化，內(nèi)徑處過(guò)油能力大于外徑處過(guò)油能力，從而使得以下我們求解出，滿足的油槽結(jié)構(gòu)參數(shù)與入口流量之間的關(guān)系。

設(shè)定，出口接大氣，即出口壓力為0。從而可得：

即

考慮到油膜壓力隨半徑增大而減小，到外徑處為0，為簡(jiǎn)化計(jì)算，令則：

下面考慮油槽的影響，并令可得：

將式(7)帶入式(9)，可得：

即

令則上式可簡(jiǎn)化為：

式(11)即為本發(fā)明中所述油槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)所應(yīng)滿足的數(shù)量關(guān)系。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。