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液體蠕性傳動是基于牛頓內(nèi)摩擦定律，利用液體的蠕性或油膜的剪切作用來傳遞動力。該技術是繼液壓、液力傳動之后第3種以液體為工作介質(zhì)的傳動技術，是液體蠕性調(diào)速離合器、液體蠕性軟起動及軟制動裝置的技術核心。液體蠕性傳動摩擦片間油膜壓力場分布的研究是液體蠕性傳動設計及其控制策略制定的基礎，對傳動效果有直接的影響。用有限元分析方法求解溫度場計算相當復雜。本文將介紹如何利用MATLAB的矩陣計算功能和PDE Toolbox中的函數(shù)進行油膜溫度場的有限元分析。
這里的邊界條件為本質(zhì)邊界條件，潤滑油從內(nèi)邊界流入，外邊界流出， ab邊流出。保持流入潤滑油溫度為30°，外邊界的邊界條件確定比較復雜，由于本文只是研究油膜溫度場分布規(guī)律，可假定外邊界溫度為60°這種假定對研究結(jié)果并不會產(chǎn)生很大影響，這一點從后面的計算結(jié)果可以看出。
在有限元分析方面，Matlab除了以其強大的矩陣計算功能在有限元方程求解方面提供方便外，PDE Toolbox工具箱中的函數(shù)為有限元分析的前處理及后處理也提供了極大的方便。摩擦片表面由于具有形狀復雜的溝槽，為有限元網(wǎng)格劃分帶來了極大的困難，因為在求解有限元方程時溝槽中油膜厚度與其他地方油膜厚度不同，必須加上溝槽深度，這就要求在劃分有限元網(wǎng)格時就必須考慮這一因素。這一要求用手工編程來實現(xiàn)非常困難，但是利用PDE Toolbox工具箱中的分解幾何矩陣功能，可以很輕松地解決這一問題。另外PDE Toolbox工具箱中豐富的繪圖函數(shù)，為有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理帶來了方便，分析結(jié)果可以很輕松地以三維或二維形式輸出，方便后續(xù)的分析。
以某液體蠕性調(diào)速實驗裝置摩擦片為例，該摩擦片為紙基摩擦片，表面溝槽形式為徑向槽，為了便于實驗檢測，表面溝槽僅為一縱一橫2條通槽。
可以得到網(wǎng)格劃分結(jié)果圖(圖略)、三維溫度場分布圖(圖略)。由三維溫度場分布圖可以看出沿周向溫度場呈周期性分布，在溝槽處溫度出現(xiàn)變化，總體趨勢為低于非溝槽處溫度。由徑向溫度分布變化圖(圖略)可見沿徑向從內(nèi)到外溫度呈上升趨勢，圖中波折線是由于網(wǎng)格劃分的緣故，進一步細化網(wǎng)格可緩解此種現(xiàn)象，還可以看出前面確定的外邊界條件對計算結(jié)果影響甚微。
(1)借助于Matlab進行油膜溫度場的有限元分析，可以輕松地實現(xiàn)問題的求解，不僅可以節(jié)約大量的時間，而且求解結(jié)果準確，可以以多種形式輸出，方便于后續(xù)的分析。
(2)由于潤滑油的冷卻作用，溫度場的變化數(shù)值比較小，不會產(chǎn)生大的熱量使摩擦片變形。但實驗表明在處于混合摩擦和邊界摩擦時會產(chǎn)生大量的熱，對摩擦片變形及傳動效果有較大影響。
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