液体粘性调速离合器的研制及实验与仿真研究
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摘要
随着生产力的迅速发展和现代化化程度的日益提高，能源的消耗量也急剧增加，导致能源危机和能源价格上涨，使得节能成为当今世界面临的重大技术课题之一。
液体粘性调速离合器是一种靠摩擦片之间的油膜剪切力来传递动力的新型传动方式，在大功率风机、水泵调速节能方面有着广泛的应用前景。
本文研究工作对液体粘性调速离合器的工程应用性和工作特性进行了研究和实验，并解决了产品研制过程中的实际问题。具体内容主要包括以下几个部分：
第一章为绪论，着重分析了选题背景和意义，包括液体粘性调速离合器性能和优势，国内外研究现状。
第二章主要进行了液体粘性调速离合器的设计，包括方案设计、机械结构设计、液压控制系统设计。另外还简述了液体粘性调速离合器几个主要参数的设计理论。
第三章主要为液体粘性调速离合器的油膜受力分析计算。液体粘性调速离合器的动态平衡是摩擦片油膜力综合的结果，决定了液体粘性调速离合器的静态性能和动态性能，是系统理论分析的基础。
第四章以第三章油膜受力分析为基础，建立了液体粘性调速离合器的动态数学微分方程和增量传递函数，为具体分析液体粘性调速离合器的动态性能，以及针对液体粘性调速离合器的工作性能进行了控制器算法的选择。
第五章在理论分析的基础上，利用仿真软件对液体粘性调速离合器的静、动态性能进行了仿真分析和研究，验证了液体粘性调速离合器理论的正确性。
第六章对全文的研究工作讲行了简要总结和今后工作的展望。
With the rapid development of productivity and the increasing promotion of modernization, the consumption of energy is being greatly increased, which may lead to energy crisis or the rising of the price of energy. As a result, the target of energy saving has been a more and more emergent task.
As a new type of power transmission device utilizing the shear of oil of film between two sets of discs. It is widely used for speed regulation and energy saving in large fans and pumps.
This thesis introduce the research and experiment of the application and the characteristic of the hydro-viscous drive, as well as problem solving in development of the hydro-viscous drive in practice. It focuses on the static performance and dynamic performance of the hydro-viscous.
Chapter 1 mainly introduces the background and significance of the research theme, including the performance of the hydro-viscous and the advantage of the use of hydro-viscous. It also introduce of the development of the hydro-viscous at home and abroad.
In chapter 2, the design of hydro-viscous will be the theme, ranging from the project design to mechanical design and hydraulic control system design. It also introduces several parameter designs in hydro-viscous drive.
Chapter 3 is mainly about the analysis and calculation of the force acted on the surface of the oil film between two sets of the discs in hydro-viscous system. The dynamic balance is compositive result of the forces, which play a great importance on the static performance and dynamic performance of the hydro-viscous. It is the basis of the theory analysis of the research.
Chapter 4 studies the dynamic model of the hydro-viscous by drawing its transmission functions and flow continuation equation based on the its dynamic force balance. The study of this chapter offers theoretical foundation and direction for next step study.
In chapter 5, based on theoretical analysis of the hydro-viscous dynamic performance, digital simulation is done by using general dynamic simulation software
Matlab. The experiment is also operated to validate the legitimacy of the theoretical analysis.
Chapter 6 is the summary of the paper's study work and the prospect of the next step's work.
液体粘性调速离合器是一种靠摩擦片之间的油膜剪切力来传递动力的新型传动方式，在大功率风机、水泵调速节能方面有着广泛的应用前景。
本文研究工作对液体粘性调速离合器的工程应用性和工作特性进行了研究和实验，并解决了产品研制过程中的实际问题。具体内容主要包括以下几个部分：
第一章为绪论，着重分析了选题背景和意义，包括液体粘性调速离合器性能和优势，国内外研究现状。
第二章主要进行了液体粘性调速离合器的设计，包括方案设计、机械结构设计、液压控制系统设计。另外还简述了液体粘性调速离合器几个主要参数的设计理论。
第三章主要为液体粘性调速离合器的油膜受力分析计算。液体粘性调速离合器的动态平衡是摩擦片油膜力综合的结果，决定了液体粘性调速离合器的静态性能和动态性能，是系统理论分析的基础。
第四章以第三章油膜受力分析为基础，建立了液体粘性调速离合器的动态数学微分方程和增量传递函数，为具体分析液体粘性调速离合器的动态性能，以及针对液体粘性调速离合器的工作性能进行了控制器算法的选择。
第五章在理论分析的基础上，利用仿真软件对液体粘性调速离合器的静、动态性能进行了仿真分析和研究，验证了液体粘性调速离合器理论的正确性。
第六章对全文的研究工作讲行了简要总结和今后工作的展望。
With the rapid development of productivity and the increasing promotion of modernization, the consumption of energy is being greatly increased, which may lead to energy crisis or the rising of the price of energy. As a result, the target of energy saving has been a more and more emergent task.
As a new type of power transmission device utilizing the shear of oil of film between two sets of discs. It is widely used for speed regulation and energy saving in large fans and pumps.
This thesis introduce the research and experiment of the application and the characteristic of the hydro-viscous drive, as well as problem solving in development of the hydro-viscous drive in practice. It focuses on the static performance and dynamic performance of the hydro-viscous.
Chapter 1 mainly introduces the background and significance of the research theme, including the performance of the hydro-viscous and the advantage of the use of hydro-viscous. It also introduce of the development of the hydro-viscous at home and abroad.
In chapter 2, the design of hydro-viscous will be the theme, ranging from the project design to mechanical design and hydraulic control system design. It also introduces several parameter designs in hydro-viscous drive.
Chapter 3 is mainly about the analysis and calculation of the force acted on the surface of the oil film between two sets of the discs in hydro-viscous system. The dynamic balance is compositive result of the forces, which play a great importance on the static performance and dynamic performance of the hydro-viscous. It is the basis of the theory analysis of the research.
Chapter 4 studies the dynamic model of the hydro-viscous by drawing its transmission functions and flow continuation equation based on the its dynamic force balance. The study of this chapter offers theoretical foundation and direction for next step study.
In chapter 5, based on theoretical analysis of the hydro-viscous dynamic performance, digital simulation is done by using general dynamic simulation software
Matlab. The experiment is also operated to validate the legitimacy of the theoretical analysis.
Chapter 6 is the summary of the paper's study work and the prospect of the next step's work.
引文
1．魏宸官，赵家象：《液体粘性传动技术》，国防工业出版社
2．吴根茂，邱敏秀，王庆丰：《实用电液比例技术》，浙江大学出版社
3．魏宸官：《大功率风机和水泵的高效节能装置》，北京科技开发，1987(6)
4．魏宸官，黄晓光：《液体粘性调速离合器在热电厂锅炉给给水泵中的应用》，节能，1999(10)
5．董勋：《润滑理论》，上海交通大学出版社
6．王步康：《液粘离合器设计及试验中一些问题探讨》，煤矿机械，1998(2)
7．魏宸官：《高效节能装置——奥米伽离合器》，起重运输机械，1987(2)
8．魏宸官：《一种新型可控无级调速传动装置——滑差离合器》，工程机械，1984(2)
9．李惠珍：《碎风扇离合器结构参数及其性能的影响》，内燃机工程，1984(4)
10．郭少华：《水泵调节转速节能方法的探讨》，黑龙江水力科技，1991(1)
11．王渝汉：《液粘调速离合器火电厂锅炉送风机的应用》，中国电力，2001(2)
12．孙忠池，彭锡文：《调速离合器控制系统分析》，唐山工程技术学院，1992(3)
13．肖兴和，胡洪华：《给水泵加装液体调速离合器调速节能的试验研究》，热力发电，1994(4)
14．姚龙清：《调速离合器在大功率水泵上的应用》，节能技术，1992(4)
15．杨乃乔：《应正确认识与评价液力传动在调速节能中的地位》，节能与降耗，1996(6)
16．魏宸官：《滑差离合器》，工业技术，1987(2)
17．肖兴合：《电厂供油泵采用液体调速离合器节能的试验研究》，热力发电，1996(6)
18．申水文等：《一种机电液系统的模糊变结构模糊控制器》，中国机械工程，1998(6)
19．郑志强，南玲玲：《液体粘性调速离合器及其特性参数设计》，开封大学学报，1999(2)
20．梁兆瑛：《浅谈水泵调速在梅山的应用》，冶金动力，1998(2)。
21．郭立平，姜守霞：《新型传动装置液粘调速离合器及应用》，节能，1998(2)
22．赵振荣：《TL型滑差调速离合器在输油泵机组上的应用》，水泵技术，1994(5)
23．尹燕君：《TD系列电子调速白动控制装置》，江苏电机工程，1994(9)
24．肖兴合，胡宏华：《给水泵加装液体调速离合器调速节能的试验研究》，热力发电，1994(4)
25．黄清林：《液压滑差离合器在安太堡矿的应用和国产化》，冶金矿山与冶金设备 1995(2)
26．杨贵华：《首钢01—YNT离合器的试验研究》，首钢科技，1990(6)。
27．蔡丹，魏宸官，宋文悦：《湿式摩擦离合器片翘曲变形研究》，北京理工大学学报，2000(9)
28．常颖，曾平，娄颖，白元章：《摩擦离合器动态温度测量》，机械研究和应用，1996(6)
29．由志五：《提高多片式摩擦离合器工作的可靠性》，制造技术与机床，1997(11)
30．蒋祖达：《水泵调速节电技术与TL系列调速离合器应用》，扬子石油化工，1994(2)
31．王荆陆：《滑差离合器在泵上的应用》，水泵技术，1993(6)
32．佐藤公一：《无级变速液压离合器》，机电设备，1992(6)
33．孙忠池，彭锡文：《调速离合器转速稳定性与控制系统设计》，唐山工程技术学院学报1992(1)
34．郑秀英：《采用滑差离合器调速节电显著》，北京节能，1990(1)
35．董勋：《流体粘性传动—油膜调速离合器》，流体工程，1989(6)
36．杨博义：《滑差离合器及其在工业上的应用》，燕山油化，1989(4)
37．于治富：《利用滑差离合器对防爆提升绞车无级调速》，煤炭科学技术，1988(4)
38．张平华，吉星河：《MC系列油滑差离合器在风机中的应用》，有色冶炼，1997
39．《耐特机电》NT系列粘液调速离合器说明书
40．TL系列调速离合器说明书
41．赵菊芬：《调速型滑差离合器的大型高炉冲渣水泵上的应用》，设计通讯，1995(2)
于贵生：《调速离合器在糠醛精制装置上的应用》，润滑油，94(5)彭镶，刘保宽，黄清林，王振华：《液压滑差离合器减速器的应用和国产化》，矿山机械，1995(4)
42．郑玉生，石勤生，张俊安，赵素钦，洪秉玲：《液粘调速离合器在烧结主轴风机上的应用》，河南冶金，1999(12)
43．姚龙清：《调速离合器在大功率水泵上的应用》，北京节能，1992(4)
44．中国电工技术学会：《风机水泵交流调速节能技术》，1984
45．中国科学技术情报研究所：《电机传动节能技术》，科学技术文献出版社，1986
46．(日)森勋：《电动机运行与节能技术》，机械工业出版社，1989
47．Bosch电液比例阀产品样本
48．山村浩唯，齐藤正一：《HLV型液压离合器》，(日)产业机械，1980(2)
49．韩风辚：《粉末冶金机械零件》，机械工业出版社，1986
50．J．Halling：《摩擦学原理》，机械工业出版社，1986
51．润滑工程编写组：《润滑工程》，机械工业出版社，1985
52．(英)O．平克斯，B．斯德因李希特：《流体动力润滑理论》，机械工业出版社，1980
53．刘玉玲：滑筹离合器——油膜剪切传动的理论和实验研究，北京理工大学硕士研究生学位论文，1999．3
54．周益言：《油膜调速离合器的润滑机理研究》，上海交通大学硕士研究生学位论文，1989．3
55．张桂芳：《滑动轴承》，高等教育出版社，1985
56. F.T.Barwell: Bearing Systems ,principles and Practice, Oxford University Press, 1987
57．张少华，夏国栋，魏宸官：《电流变流体在调速风扇离合器中应用的试验分析》，汽车工程，1999(2)
58．李延平：《调速离合器的设计探求》，杭州机械，1987(2)
59．张少华：《电流变流体及其在风扇离合器中应用的理论与试验研究》，北京理工大学硕士学位论文，1996
60．姜翎燕，王腾，马丽：《液粘离合器用二半式封油环的研究》，煤矿机电，2001(2)
61．魏宸官，赵文辉：《电磁温控液体粘性传动风扇离合器的发展》，中国机械工程2000(10)
62．张以都：《重型液体粘性软启动传动装置的研究》，北京航空航天大学博士后研究工作报告，1998．8
63．张以都：《新型液体粘性软启动传动装置的研究》，北京航空航天大学博士学位论文，1998．8
64．张以都：《一种用于运输机的传动装置》，中国发明专利，94100657．3，1996-01-07
65．张以都：《液体粘性软启动传动装置的研究》，煤炭学报，1998(12)
66．池长青：《流体力学润滑》，国防工业出版社，1998
67．张祥珍：《输送机液体粘性软启动装置控制电路的设计》，煤矿机电，1998(4)
68．崔彦彬，刘中东，王藏柱：《液体粘性传动装置转子的优化设计》，华北电力学院学，1994(4)
69．清海，马世安，王鸿君：《非石棉盘式制动片的发展现状》，汽车技术，1993(6)
70．在纲，陈子忠：《无石棉纸基摩擦材料的性能及应用》，机械工程材料，1994(8)
71．曹洪等：《纸基摩擦材料的开发应用》，非金属矿，1991(3)
72．米世浩：《传动摩擦片的研制情况简介》，橡胶工业，1996(5)
73．翁振福：《铜基与纸基摩擦材料性能测试对比》，工程机械，1996(11)
74．李光赋：《硅油在液粘传动中的应用，合成润滑材料，1996(2)
75．吴红秀，《吕亚非：碳纤维复合摩擦片的研制》，1998(6)
76．李海成：《纸基摩擦材料性能影响因素的分析》，矿山机械，1999(6)
77．茅一鸣：《膜离合器的基本原理和性能，设备管理与维修》，1994(6)
1981(1)
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2．吴根茂，邱敏秀，王庆丰：《实用电液比例技术》，浙江大学出版社
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4．魏宸官，黄晓光：《液体粘性调速离合器在热电厂锅炉给给水泵中的应用》，节能，1999(10)
5．董勋：《润滑理论》，上海交通大学出版社
6．王步康：《液粘离合器设计及试验中一些问题探讨》，煤矿机械，1998(2)
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9．李惠珍：《碎风扇离合器结构参数及其性能的影响》，内燃机工程，1984(4)
10．郭少华：《水泵调节转速节能方法的探讨》，黑龙江水力科技，1991(1)
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12．孙忠池，彭锡文：《调速离合器控制系统分析》，唐山工程技术学院，1992(3)
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16．魏宸官：《滑差离合器》，工业技术，1987(2)
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27．蔡丹，魏宸官，宋文悦：《湿式摩擦离合器片翘曲变形研究》，北京理工大学学报，2000(9)
28．常颖，曾平，娄颖，白元章：《摩擦离合器动态温度测量》，机械研究和应用，1996(6)
29．由志五：《提高多片式摩擦离合器工作的可靠性》，制造技术与机床，1997(11)
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36．杨博义：《滑差离合器及其在工业上的应用》，燕山油化，1989(4)
37．于治富：《利用滑差离合器对防爆提升绞车无级调速》，煤炭科学技术，1988(4)
38．张平华，吉星河：《MC系列油滑差离合器在风机中的应用》，有色冶炼，1997
39．《耐特机电》NT系列粘液调速离合器说明书
40．TL系列调速离合器说明书
41．赵菊芬：《调速型滑差离合器的大型高炉冲渣水泵上的应用》，设计通讯，1995(2)
于贵生：《调速离合器在糠醛精制装置上的应用》，润滑油，94(5)彭镶，刘保宽，黄清林，王振华：《液压滑差离合器减速器的应用和国产化》，矿山机械，1995(4)
42．郑玉生，石勤生，张俊安，赵素钦，洪秉玲：《液粘调速离合器在烧结主轴风机上的应用》，河南冶金，1999(12)
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44．中国电工技术学会：《风机水泵交流调速节能技术》，1984
45．中国科学技术情报研究所：《电机传动节能技术》，科学技术文献出版社，1986
46．(日)森勋：《电动机运行与节能技术》，机械工业出版社，1989
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48．山村浩唯，齐藤正一：《HLV型液压离合器》，(日)产业机械，1980(2)
49．韩风辚：《粉末冶金机械零件》，机械工业出版社，1986
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52．(英)O．平克斯，B．斯德因李希特：《流体动力润滑理论》，机械工业出版社，1980
53．刘玉玲：滑筹离合器——油膜剪切传动的理论和实验研究，北京理工大学硕士研究生学位论文，1999．3
54．周益言：《油膜调速离合器的润滑机理研究》，上海交通大学硕士研究生学位论文，1989．3
55．张桂芳：《滑动轴承》，高等教育出版社，1985
56. F.T.Barwell: Bearing Systems ,principles and Practice, Oxford University Press, 1987
57．张少华，夏国栋，魏宸官：《电流变流体在调速风扇离合器中应用的试验分析》，汽车工程，1999(2)
58．李延平：《调速离合器的设计探求》，杭州机械，1987(2)
59．张少华：《电流变流体及其在风扇离合器中应用的理论与试验研究》，北京理工大学硕士学位论文，1996
60．姜翎燕，王腾，马丽：《液粘离合器用二半式封油环的研究》，煤矿机电，2001(2)
61．魏宸官，赵文辉：《电磁温控液体粘性传动风扇离合器的发展》，中国机械工程2000(10)
62．张以都：《重型液体粘性软启动传动装置的研究》，北京航空航天大学博士后研究工作报告，1998．8
63．张以都：《新型液体粘性软启动传动装置的研究》，北京航空航天大学博士学位论文，1998．8
64．张以都：《一种用于运输机的传动装置》，中国发明专利，94100657．3，1996-01-07
65．张以都：《液体粘性软启动传动装置的研究》，煤炭学报，1998(12)
66．池长青：《流体力学润滑》，国防工业出版社，1998
67．张祥珍：《输送机液体粘性软启动装置控制电路的设计》，煤矿机电，1998(4)
68．崔彦彬，刘中东，王藏柱：《液体粘性传动装置转子的优化设计》，华北电力学院学，1994(4)
69．清海，马世安，王鸿君：《非石棉盘式制动片的发展现状》，汽车技术，1993(6)
70．在纲，陈子忠：《无石棉纸基摩擦材料的性能及应用》，机械工程材料，1994(8)
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72．米世浩：《传动摩擦片的研制情况简介》，橡胶工业，1996(5)
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