Температурний режим та енергетична міцність фрикційних зчеплень автобусів в міських умовах експлуатації

Анотація

Проблема. Фрикційні зчеплення (ФЗ) автотранспортних засобів працюють під значними тепловими та динамічними навантаженнями, особливо в міських умовах руху, що характеризуються частими стартами та зупинками. Надійність та термін служби ФЗ значною мірою залежать від теплового стану пар тертя, на який впливають теплофізичні властивості матеріалів, конструкція зчеплення та умови теплопередачі. Існуючі методи розрахунку та проектування ФЗ часто недостатньо враховують взаємопов'язані динамічні, теплові та фрикційні процеси, що відбуваються під час експлуатації, що призводить до зниження їх терміну служби та експлуатаційної ефективності. Мета. Метою дослідження є визначення температурного режиму та енергоємності фрикційних зчеплень автобусів в міських умовах експлуатації та оцінка впливу умов теплопередачі на тепловий стан пар тертя. Методика. Розподіл температури в елементах ФЗ було описано за допомогою диференціального рівняння теплопровідності в циліндричній системі координат з відповідними початковими та граничними умовами. Через складність геометрії зчеплення та режимів роботи було розроблено тривимірну теплову модель на основі сіток теплового опору. Для визначення граничних умов другого роду (тепловиділення) було розраховано роботу ковзання фрикційного зчеплення під час роботи автобуса Etalon в режимах руху, регульованих SAE. Також було обґрунтовано граничні умови третього роду (теплопередача). Чисельне моделювання було проведено за допомогою програмного пакету Fourier-2 x, y, z. Результати. У дослідженні визначено розподіл температури в парах тертя зчеплення в міських умовах експлуатації та встановлено вплив коефіцієнтів теплопередачі на тепловий стан та енергоспоживання фрикційного зчеплення. Показано, що зміни умов теплопередачі суттєво впливають на температурні показники та експлуатаційні характеристики пар тертя фрикційного зчеплення. Оригінальність. Розроблено тривимірну теплову модель фрикційного зчеплення автобуса, що працює в міському циклі, з урахуванням взаємопов'язаних теплових та фрикційних процесів, а також змінних умов теплопередачі. Запропонований підхід дозволяє точніше оцінити теплову поведінку та енергоємність фрикційного зчеплення в реальних умовах експлуатації. Практична цінність. Отримані результати можуть бути використані при проектуванні та оптимізації фрикційних зчеплень автобусів, підвищенні їхньої термічної надійності та довговічності, а також при виборі ефективних режимів роботи та матеріалів для пар тертя