毕业论文-张红

4 粘性差速器工作过程的温度计算

4.1温度分析概述

从前一章的工作特性分析与计算中可以看出粘性联轴器的工作温度对其转矩传递特性有很大影响。而其工作温度一是受工作环境温度的影响，另一因素就是粘性联轴器在工作过程中自身产生的热量使硅油温度升高。对粘性式限滑差速器来说，粘性联轴器的工作环境温度还是比较稳定的，因此其工作特性主要是受其自身产生的热量的影响。粘性联轴器在工作中有转速差的存在就有损失功率，因此会产生热量，其中一部分热量经叶片、壳体和轴传至外界，即在壳体的内部和外部存在着热量交换。没有传出去的热量将使硅油温度升高，体积膨胀，壳体内部压力升高。当其压力达到一定值时，粘性联轴器传递的转矩就会迅速增加，这就是峰值现象。可见这部分热量对粘性联轴器的工作特性有很大影响。所以只有准确计算粘性联轴器各部分的传热量、确定硅油各时刻的温度，才能准确确定粘性联轴器的工作特性，从而使粘性式限滑差速器的转矩输出特性合乎设计要求。

4.2 粘性联轴器换热模型的建立

粘性联轴器的结构较复杂，若要计算出粘性联轴器传热过程中各部分的传入与传出的热量，必须把粘性联轴器做一定的简化。如图4－1所示为本文所述的粘性联轴器的简化结构示意图。粘性联轴器吸收的热量在粘性联轴器的7个部分之间传递。如图4－2是粘性联轴器的传热模型，对这个模型我们做如下假设：

（1）忽略壳体与左、右端盖间的导热，即Q23，Q24 ,Q25,Q53,Q54均为零。 （2）忽略密封件与硅油及与密封部位的导热。

（3）把内、外叶片看成是浸在硅油里的金属片。这样我们不考虑叶片与壳体及轴的换热，这部分换热用硅油代替，所以Q65,Q72为零。这样叶片就只和硅油进行热交换。叶片一般为金属件，是热的良导体，且叶片厚度一般不大于1mm，所以忽略叶片表面向内部的导热。而粘性联轴器工作时，温度上升的不是太快，所以我们认为叶片与硅油的换热是在有温差的瞬间进行并完成的，也就是说，可以认为叶片与硅油的温度总是相等。

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（4）忽略壳体与盖对外界的辐射换热，即壳体、盖与外界的换热是对流换热。 （5）认为粘性联轴器各部分的传热是稳态传热过程。

图4－1粘性联轴器简化结构图图 图 4－2粘性联轴器传热模型

4.3各部分之间对流换热系数的计算

流体流过壁面（或另一流体的界面）时，流体与壁面（或另一流体）相互产生的热量传递过程称为对流换热。在对流换热时，通过壁面的热流密度q 正比于流体与壁面间的温差Δt，比例系数α称为对流换热系数。确定换热系数后，即可利用换热系数计算对流换热过程的换热量。

4.3.1硅油与轴的平均对流换热系数

设硅油与轴的平均对流换热系数为错误！未找到引用源。，根据传热学知识有

?1?N???SDa

其中： 错误！未找到引用源。

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上式中： 错误！未找到引用源。——硅油的导热系数； 错误！未找到引用源。——硅油的运动粘度； 错误！未找到引用源。——硅油的体积膨胀系数； 错误！未找到引用源。——硅油的密度； 错误！未找到引用源。——硅油的定压比热系数； 错误！未找到引用源。——硅油的温度 错误！未找到引用源。——轴的角速度； 错误！未找到引用源。——努谢尔特准则数； 错误！未找到引用源。——雷诺准则数； 错误！未找到引用源。——葛拉晓夫准则数； 错误！未找到引用源。——普朗特数； 错误！未找到引用源。——轴的外径 错误！未找到引用源。——轴的温度；

4.3.2硅油与壳体的平均对流换热系数

设硅油与壳体的平均对流换热系数为错误！未找到引用源。，根据传热学知

识有：

?2?N???sDhi

其中： 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

上式中：错误！未找到引用源。——为壳体的内径； 错误！未找到引用源。——为壳体的温度；

错误！未找到引用源。——壳体的角速度；其他同上；

错误！未找到引用源。4.3.3壳体与外界空气的平均对流换热系数

设壳体与外界空气的平均对流换热系数为错误！未找到引用源。 ，根据传热学知识

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有：

?3?其中： 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

N???ADho

上式中： 错误！未找到引用源。——壳体外经； 错误！未找到引用源。——壳体外表面温度； 错误！未找到引用源。——空气的温度；

错误！未找到引用源。——空气的热膨胀系数； 错误！未找到引用源。——空气的运动粘度； 错误！未找到引用源。——空气的定压比热系数； 错误！未找到引用源。——空气的密度； 错误！未找到引用源。——空气的导热系数；

4.3.4 轴与外界空气的平均对流换热系数

设轴与外界空气的平均对流换热系数为错误！未找到引用源。，根据传热学知识有：

其中：

错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。

上式中: 错误！未找到引用源。—轴的外径; 错误！未找到引用源。--轴的外表面温度;

4.3.5硅油与端盖的平均对流换热系数

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