一种具有分形微通道结构的摩擦片制造技术

本发明专利技术公开了一种具有分形微通道结构的摩擦片，由摩擦片基片和摩擦衬片组成，在摩擦衬片上设有分形微通道结构的油槽，该分形微通道结构的油槽以摩擦片的中心呈圆周阵列分布，分形微通道结构的油槽的入口在摩擦片内径端面处，出口摩擦片的外径端面处。由于摩擦衬片具有较多的分叉油槽，因此油体经过油槽分流，使流动的面积大幅度增加，提高了换热效率，并且温度分布更均匀，散热能力更强，从而降低摩擦片的温度。擦片的温度。擦片的温度。

【技术实现步骤摘要】
一种具有分形微通道结构的摩擦片


[0001]本专利技术涉及散热技术，特别涉及一种具有分形微通道结构的摩擦片。

技术介绍

[0002]液黏传动是20世纪中期发展起来的一种流体传动形式，它基于牛顿内摩擦定律，利用液体的黏性或油膜的剪切力进行变速传动。因其具有良好的节能效果和软启动性能，在带式输送机、水泵、风机等大能耗机械设备的运行调速和软启动方面得到了广泛应用。随着液黏离合器运行工况的不同，摩擦副有着不同的摩擦润滑形式，当摩擦表面的一部分被油膜隔开，另一部分发生部分微凸体间的接触时，摩擦副进入混合摩擦工况，主、被动片之间的摩擦产生大量热量导致摩擦副温度快速上升，在机械约束下，摩擦副受热后膨胀受限而产生热应力，在热应力和机械外力的共同作用下摩擦副会产生热弹塑性变形，从而影响液黏调速性能。
[0003]摩擦副的散热主要是通过油液将热量带走，由于摩擦衬片上面的油槽有较强的过油能力，因此摩擦衬片的油槽形式是提高摩擦副散热的设计方向之一，现有的摩擦衬片油槽形式主要包含以下几种：
[0004]1.螺旋油槽和径向油槽：螺旋油槽从内向外的螺旋方向应当与摩擦片的旋转方向相反，使油液在离心力和油槽壁的作用下向摩擦片的外圆周甩去。径向油槽有利于形成油膜过油能力比螺旋油槽稍强，但凹槽方向与整体旋转方向不一致，会造成局部区域流速过低的现象，流动方向为横向打转，未能沿径向向外流动，导致此处换热效果差，局部温度过高的情况。
[0005]2.同心圆油槽和双向圆弧油槽：不论摩擦片的旋转方向如何，均有相同的过油能力，但过油能力较弱。
[0006]相比而言，分形微通道结构是在保证压降稳定增长情况下提升换热能力的一种有效设计。分形微通道换热器的设计思路是在每一级中将大直径通道以一定的分支角度分为多个小直径的次级通道。由于在层流过程中通道内的换热系数反比于管径，使得小直径通道的换热系数大于大直径通道，从而在同样的换热面积和换热温差的条件下分形微通道换热器有更高的换热量。
[0007]通过微通道结构分析发现圆盘形树状微通道可以排列在整个摩擦衬片上，说明摩擦衬片的油槽结构可以进一步的提升，所以针对现有的油槽结构，散热能力不足、换热不均匀的问题，本专利技术设计出一种能够提高摩擦片的换热能力，保证换热均匀具有分形微通道结构的摩擦片。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种具有分形微通道结构的摩擦片，该摩擦片主要以圆盘形树状微通道结构作为新型散热技术，圆盘形树状微通道结构具有多流道以及曲折通道的结构特征，多流道的布局有利于散热均匀，曲折通道的流动方式，
可改善流体流动方式，促进流体的湍流模式从而提高流体的换热过程，进而满足摩擦片的散热需求。
[0009]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0010]一种具有分形微通道结构的摩擦片，其特征在于，包括摩擦片基片1和摩擦衬片2，在摩擦衬片上设有分形微通道结构的油槽，且分形微通道结构的油槽的入口在摩擦片内径端面处，出口在摩擦片的外径端面处，油体首先通过油液入口3进入一级油槽5，在一级油槽5的末端进行分叉流入两个二级油槽6，然后油体在二级油槽6的末端进行分叉流入两个三级油槽7，最后油体分别在三级油槽7的末端进行分叉流入两个四级油槽8，最后经油液出口4流出。
[0011]进一步地，所述分形微通道结构的油槽以摩擦片的中心呈圆周阵列分布。
[0012]进一步地，所述分形微通道结构的各级油槽夹角为30
°‑
60
°
。
[0013]进一步地，所述具有分形微通道结构的油槽是每一级通道在分叉点都有两个分支；第K+1级的油槽长度L
K+1
与第K层次段的长度L
K
的比值为γ＝L
k+1
/L
k
＝n
‑
1/2
，n为分支个数；第K+1级的油槽水力直径d
K+1
与第K层次段的油槽水力直径d
K
的比值β＝d
k+1
/d1＝n
‑
1/3
，n为分支个数；第K+1级的油槽宽度W
K+1
与第K层次段的油槽宽度长度W
K
的关系为H为油槽深度；K为1，2，3，4。
[0014]进一步地，所述的油槽横截面形状为矩形。
[0015]进一步地，所述的油槽的深度为0.3
‑
0.7mm。
[0016]进一步地，所述的油槽的深度为0.6mm。。
[0017]进一步地，所述摩擦衬片的热流密度为：其中：K为热流分配系数，与材料密度、比热容和导热系数有关，s表示对偶片，f表示摩擦衬片。摩擦副热流密度可表示为：q(r,t)＝μP(t)rω(t)，式中：μ为摩擦副间的摩擦因数，对于铜基摩擦衬片材料，μ取值0.1；P(t)为摩擦副表面上沿径向的压力分布，取值为1MPa；r为摩擦副任意位置的半径；ω(t)为对偶片和摩擦片的相对转速,取值为30r/min。
[0018]进一步地，所述摩擦片的对流换热系数为：
[0019][0020][0021]式中：λ
p
为油液导热系数，取值为0.138W/(m℃)；l
r
为摩擦片上的油槽长度；Re为油液的雷若数；Pr为油液的普朗特数；取值为1，分别为油液在平均温度下和壁面温度下的动力黏度；S
e
为矩形油槽截面面积，A
c
为矩形油槽截面周长。
[0022]本专利技术提供的一种具有分形微通道结构的摩擦片，由于分形微通道结构散热效率
高，换热能力强，温度分布更均匀且压降较小。同时微通道结构也易于加工，并且具有分形微通道结构的油槽能够均匀的布满在摩擦衬片上，能够均匀且充分的进行散热，温度分布更加均匀。
附图说明
[0023]图1为具有分形微通道结构的摩擦片表面温度云图
[0024]图2为径向油槽摩擦片的表面温度云图
[0025]图3为双向圆弧油槽摩擦片的表面温度云图
[0026]图4为螺旋油槽摩擦片的表面温度云图
[0027]图5为同心圆油槽摩擦片的表面温度云图
[0028]图6为一种具有分形微通道结构的摩擦片的局部结构示意图
[0029]图7为一种具有分形微通道结构的摩擦片的结构示意图
[0030]图8为径向油槽摩擦片的结构示意图
[0031]图中，1.摩擦基片 2.摩擦衬片 3.油体入口 4.油体出口 5.一级油槽 6.二级油槽 7.三级油槽 8.四级油槽 9.径向油槽
具体实施方式
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步阐述，但不是对本专利技术的限定。
[0033]实施例1：
[0034]一种具有分形微通道结构的摩擦片油液从摩擦衬片内径入口3处流入一级油槽5中，通过一定长度的一级油槽后，进入分叉点后进行分流，流入两个二级油槽6中，且两个二级油槽6的夹角为60<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有分形微通道结构的摩擦片，其特征在于，包括摩擦片基片(1)和摩擦衬片(2)，在摩擦衬片上设有分形微通道结构的油槽，且分形微通道结构的油槽的入口在摩擦片内径端面处，出口在摩擦片的外径端面处，油体首先通过油液入口(3)进入一级油槽(5)，在一级油槽(5)的末端进行分叉流入两个二级油槽(6)，然后油体在二级油槽(6)的末端进行分叉流入两个三级油槽(7)，最后油体在三级油槽(7)的末端进行分叉流入两个四级油槽(8)，最后经油液出口(4)流出。2.根据权利要求1所述的一种具有分形微通道结构的摩擦片，其特征在于，所述分形微通道结构的油槽以摩擦片的中心呈圆周阵列分布。3.根据权利要求1所述的一种具有分形微通道结构的摩擦片，其特征在于，所述分形微通道结构的各级油槽夹角为30
°‑
60
°
。4.根据权利要求1所述的一种具有分形微通道结构的摩擦片，其特征在于，所述具有分形微通道结构的油槽是每一级通道在分叉点都有两个分支；第K+1级的油槽长度L
K+1
与第K层次段的长度L
K
的比值为γ＝L
k+1
/L
k
＝n
‑
1/2
，n为分支个数；第K+1级的油槽水力直径d
K+1
与第K层次段的油槽水力直径d
K
的比值β＝d
k+1
/d1＝n
‑
1/3
，n为分支个数；第K+1级的油...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔建中，张东，徐雅文，赵雪雅，刘军，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：