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高强度制动轮边湿式制动器总成多场耦合下热可靠性分析

2021-03-13 09:07:46 128

针对高强度制动下轮边湿式制动器总成内部热积聚引起车辆可靠性、制动性和经济性的下降,建立该总成及其制动器有限元模型,分析温度场与应力场耦合下紧急制动与持续制动工况的湿式制动器热可靠性。基于键合图理论建立总成热源系统模型后,考虑空气和润滑油对流换热,分析热场与流场耦合下长时间高频制动工况整个总成的热可靠性。结果表明:高强度制动工况湿式制动器总成在应力场、温度场和流场的作用下其热可靠性显著下降,数值模拟与试验结果验证了分析方法正确性和结果有效性。

为了提高车辆制动可靠性、稳定性和车辆通过性,使制动器具有很强的抵抗污染能力,确保车辆能适应多种恶劣的行驶环境,并使车辆结构进一步轻量化,一种内置轮边的带行星齿轮减速器的湿式多片制动器开始应用于车辆,它具有湿式、轮边减速、传动和制动等特点,逐渐被越来越多的重型车、越野车和军用车辆所采用,因其壳体系由轮毂延伸而成,权且俗称为湿式轮毂。湿式轮毂内适宜的温度变化可提高车辆的可靠性、制动性和经济性。但随着人们对车辆行驶速度和生产效率要求的不断提高,车辆经常处在高强度制动工况下,导致湿式轮毂内热量积聚过高,造成了湿式制动器热弹性失稳、摩擦偶件烧损与翘曲变形、传动效率降低、油品劣化加速和密封圈漏油等问题。

针对高强度制动工况湿式轮毂出现的问题,须对多场耦合下湿式轮毂进行热可靠性分析。国内外专家学者针对齿轮传动和湿式多片摩擦相关的生热与热分析,已做了大量研究并取得了显著的成果。在此基础上,对行星齿轮箱和汽车变速器等总成也进行了相关研究。目前针对湿式轮毂的热分析和可靠性研究还很少,我们采用集总参数法和ANSYS软件对含湿式轮毂的湿式驱动桥进行稳态热分析,但多场耦合影响和模型热边界条件有待进一步分析。制动可靠性是车辆安全研究的重点,制动热分析作为制动热可靠性研究的前提,一直是研究的热点,因此热分析不够完善的内置制动器湿式轮毂其热可靠性还有待进一步深入研究。