| عنوان فارسی مقاله: | ابزار ارزیابی ساییدگی مستمر در تست دوام کلاچ مرطوب |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Apparatus for continuous wear measurements during wet clutch durability tests |
| دانلود مقاله انگلیسی: | برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf اینجا کلیک نمائید |
| سال انتشار | 2012 |
| تعداد صفحات مقاله انگلیسی | 8 |
| تعداد صفحات ترجمه مقاله | 20 |
| مجله | سایش (Wear) |
| دانشگاه | بخش عناصر ماشین، دانشگاه لولئو سوئد |
| کلمات کلیدی | كلاچ خيس ،پوشش ، واحد آزمون ، تريبولوژي ، اندازه گيري حرارتي |
| نشریه | Elsevier |
فهرست مطالب:
چكيده
1 مقدمه
2 مواد وروش ها
2 1 مكانيك كار
2 2 سنسور ها
3 2 بازيابي داده ها و كنترل سيستم
2 4 نمونه آزمون و روان كاري
3 نتايج و بحث
3 1 ويژگي هاي اصطكاك
3 2 دماي كلاچ
3 3 پوشش كلاچ
4 نتيجه گيري
بخشی از ترجمه:
3-3 : پوشش كلاچ :
سايش كلاچ را مي توان به طور مستقيم به هم بسته در ضخامت سيستم كلاچ خورد رو مرتبط دانست كه مي تواند از طريق اندازه گيري فاصله با پيستون در طول تعامل بدست بيايد . در منحني شكل 9 ديده مي شود كه افزايش اندازه گيري در فاصله طي شده توسط پيستون در طول تعامل بيش از يك سري آزمون را در 25000 درگيري با هر نقطه از نمودار نشان مي دهد . محور خطا نيز نشان دهنده انحراف استاندارد از ضخامت كلاچ بوده كه با استفاده از ميكرومتر با ميانگين تغيير ضخامت به عنوان مقدار متوسط اندازه گيري مي شود . همزمان رسم آن اجازه مي دهد تا برابر تعيين دقت اندازه گري هاي آزمون انجام شود . تغيير ضخامت سيستم كلاچ با استفاده از ميكرو متر اندازه گيري شده شده و توسط نمودار خطا براي مقايسه بين دو روش اندازه گيري از آن آشكار مي شود . محل نقطه صفر سايش توسط منحني خطي با 5000 در گيري مشخص شده است . درحاليكه براي اولين بار ميكرومتر اندازه گيري با يك مقدار ميانگين از درگيري هاي هماهنگ بين 4900 و 5000 درگيري را دارد. اين به دليل انجام اوليه است در اندازه گيري ميكرو متر قابل مشاهده مي شود . در اين مرحله اوليه ضخامت سيستم كلاچ به طور قابل توجهي كاهش مي يابد .بسياري از كاهش ضخامت در اولين درگيري ها رخ مي دهد. پس از چند درگيري اول ، كاهش ضخامت كلاچ تثبيت شده به پيروي از اندازه گيري هاي ْزمون مي باشد . كه در شكل 9 ديده مي شود . در شكل 9 با افزايش فشار تعامل الف كمترين فشار ب فشار متوسط و ج و د و ه با فشار بالا است . نمودار ج نيز نشان دهنده يك سري از تست فشار بالا است اما با مواد B در نمودار الف و مواد A در نمواد ه است . تفاوت بين مواد و فشار تعاملي مي تواند به وضوح تشخيص داده شود . پوشش مواد اصطكاكي توسط سنسور موقعيتي پيستون شناسايي شده و اندازه گيري توافق خوبي را با نتايج به دست آمده از ميكرومتر را نشان مي دهد . موقعيت سنسور همچنين باعث مي شود اين اماكن در تجزيه وتحليل فشار در پوشش در طول آزمايش ديده شود . شكل 9 جزئيات بيشتري را نشان مي دهد . تنوع در اندازه گيري سنسور موقعيت وجود دارد كه حدود 40 ميلي متر مي باشد . اگر در بزرگنمايي بالا تر با سيستم اين تنوع به صورت تساوي ديده مي شود كه نشان دهنده اين است كه چيزي بيشتر به حركت چرخش از پيستون وجود داشته باشد . اين بدان معني است كه مصرف مقدار متوسط در هر يك از دوره با عملكرد براي سايش است . همچنين يك ناهنجاري در قسمتي از نقاط كلاچ ديده مي شود كه در اندازه گيري ها حذف شده است . در نتيجه ضخامت بالاتري به دست مي آيد كه در اولين درگيري از آزمون ، متلاشي مي شود . همان چيزي كه در چند نقطه ديگر وجود دارد ،آن جزء‌آزمون ديده شده و مجاز استراحت براي چند ساعت است . از بين رفتن ضخامت متفاوت در افزايش درجه حرارت در سنسور موقعيت وجو دارد و بدان معني است كه ممكن اسن براي تصحيح اين رفتار با كمك داده هاي درجه حرارت در نزديكي سنسور موقعيت باشد . :
شكل 8 : درجه حرارت ديسك هاي جدا كننده .
اين واقعيت است كه بسياري از كاهش ضخامت ها اوليه كلاچ در طول تعامل براي اولين بار رخ مي دهد مشهود است . نتايج حاصل از آزمون پوشش در 105 درگيري اوليه در شكل 10 نشان داده شده است . اين مي تواند به عنوان ته نشيني مواردي شود كه از طريق تغيير شكل پلاستيك به دليل فشار اعمال شده در طول اين درگيري اويه است ، به عنوان آزمون مي توان گفت كه آن ادامه داشته و اين ساختار به نظر نمي رسد كه تغيير كند . مقدار كاهش ضخامت كلاچ بسته به طول تعامل به مطابق با تفاوت بين نتايج ميكرو متر و نقطه سايش صفر مي باشد .
انداره گيري بدست آموده در آزمون در شكل 10 ديده مي شود . اين تغيير اوليه از فاصله طي شده توسط فشرده سازي پيستون بوده كه براي بدست آوردن طول اوليه اين فشار مي باشد . تغيير آهسته در ضخامت كلاچ براي اثر حرارتي ،اندازه گيري شده آزمون تعادل براي دما بيش از 5/1 درگيري مي باشد . شكل 11 نشان مي دهد كه ظاهر اصطكاكي قبل و پس از آزمون سايش چگونه است . موارد مصرف شده بيشتر به به صورت اليافي قابل رويت هستند با اين حال آثار روشن نشان مي دهد كه فرسايش اتفاق افتاده كه بر روي سطوح ديده مي شود . به اين دليل براي تغيير در نرخ سايش در شكل 9 اين مقدار نا مشخص است . با اين حال ، طبيعت ناگهاني تغيير نرخ سايش نشان مي دهد كه مي تواند برخي از انواع مكانيزم خستگي در پشت اين فشار وجو داشته باشد . اين مي تواند يك مكانيز خستگي حرارتي باشد كه توسط اوكابه و همكارانش پيشنهاد شده است ويا يك مكانيز خستگي مكانيكي باشد كه توسط جيبا و همكارانش شناسايي شده است . پديده اي است كه تنها در بالا ترين قدرت تعاملي مشاهده مي شود اما مي توان آن را رد كرد اما اين پديده در قدرت و انرژي پايين وجود دارد بنا براين مكانيز پوشش تغيير نرخ بيشتري با استفاده از دستگاه تست و ديگر روش ها مورد بررسي اشتفاده مي شود .
شكل 11 : تصاوير SEM از موارد اصطكاكي A: الف) مواد استفاده شنده ب) پوشش نشان داده شده درشكل 9
4- نتيجه گيري :
آزمون سايش كلاچ در اينجا شرح داده شده است كه مورد استفاده براي اندازه گيري چند ويژگي هاي كلاچ مي باشد . موقعيت پيستون ، نشانه هاي خوبي را نشان مي دهد كه چگونه پوشش در كلاچ عمل كلاچ را همراهي كند علاوه بر اين اطلاعات و پوشش ، درجه حرارت ديسك ها در مقدار اصطكاك اندازه گيري مي شود. اين اجازه مي دهد تا تحقيقات در مورد چگونگي سايش و خواص اصطكاكي مواد كه بستگي به درجه حرارت سطح دارد انجام شود . زمان و گشتاور و اصطكاك ، خودروي برابر پارامتر هاي ثانويه اندازه گيري شده مورد علاقه براي كلاچ است . اطلاعات در مورد چگونگي اين خواص با توجه به مقدار مقاوت انرژس است كه طي درگيري در و توان تلف شده در نتيجه آزمايش با استفاده از دستگاه تست است .
بخشی از مقاله انگلیسی:
1. Introduction Wet clutches have been critical components of automatic transmissions andlimitedslipdifferentials for severaldecades.However, phenomena in the clutch such as shudder and torque transfer failure has prompted investigations into wet clutch behavior. The two main methods used are computer simulations of the clutch behavior and experimental investigations using wet clutch test rigs. One ofthe most commonly reported methods used in wet clutch studies is the SAE #2 test rig which mainly functions as an inertia dynamometer where a flywheel is accelerated to accumulate energy whereupon a clutch is engaged to brake the flywheel. This test setup allows for measurement of torque transfer properties and friction characteristics for a wide variety of operating conditions and has been used extensively in research [1–3] and is also frequently used in industry.Asimilar test rig was developed by Holgerson [4] with the addition of allowing a contribution by a driving torque to the energy input to the clutch. In Holgerson’s test rig the clutch temperature was measured using an infrared thermometer, allowing for investigations on the influence of temperature on clutch behavior. For the limited slip differential application, however, the SAE #2 test rig is not suitable due to the continuous slip conditions of the clutch. Investigations into the clutch characteristics of limited slip differentials has been performed by Mäki et al. [5] and Ivanovic ∗ Corresponding author. Tel.: +46 920 492415; fax: +46 920 49 13 99. E-mail address: par.marklund@ltu.se (P. Marklund). et al. [6] in test rigs designed specifically for this application. The temperature in the clutch separator discs was measured through the use of thermocouples which allowed for investigation of the dependence of friction characteristics on temperature. Marklund et al.[7] used pin-on-disc method to develop a friction model for purposes of simulating wet clutch behavior. However, this approach is not suitable for studying clutch wear in particular as demonstrated by Ost et al. [8] nor is it suited for investigations of clutch aging in general. This is in part because ofthe large difference in contact area to system size ratio in this setup as compared to the clutch. Deterioration of clutch performance during service life is an important issue, limiting the development towards smaller and more efficient clutches. The clutch aging can be divided into two categories. One is lubricant aging as investigated by Berglund et al. [9] for the limited slip clutch. The second is friction material aging, including for example wear. Glazing as described by Newcomb et al. [10] could be described as a combination of the two where the lubricant degrades due to the high temperature in the interface forming smooth layer on the friction material surface. Wear in particular will severely affect the clutch control since the thickness of clutch discs should be considered when construction clutch control algorithms and might affect the friction characteristics. Wear of wet clutch friction discs has been investigated before using a few different techniques. The early stages of wear has been studied by many authors [3,11,12] in terms of the real contact area between friction material and steel disc. For purposes of long term durability of a clutch, the wear of the full clutch pack is more interesting as it has more of an effect on how the engagement must be 0043-1648/$ – see front matter © 2012 Published by Elsevier B.V. doi:10.1016/j.wear.2012.02.014 N. Lingesten et al. / Wear 288 (2012) 54–61 55 Fig. 1. The test rig layout: (1) drive shaft, (2) external flywheel, (3) gables, (4 and 6) gears, (5) sealing door, (7) clutch axle with clutch drum and (8) torque arm with load cell. controlled. The wear offull clutch packs has been investigated using the SAE #2 test rig [1,3] or custom test rigs such as the one used by Saito et al. [13]. The method requires the test rig to be disassembled regularly in order to measure the wear of the clutch. However, it is possible to continuously monitor the wear of a clutch pack using the sensor technologies available today. Development of more efficient clutches requires reliable design criteria with regards to the different failure modes of the clutch. In heavy duty equipment, the energies and power released in the engagements are generally large and places an importantlimitation on the clutch dimensions. This work focuses on the development of a wet clutch test rig which has the ability to continuously monitor the wear in the clutch in addition to the clutch engagement characteristics. The performance of different clutch designs can be evaluated by studying the wear and friction data which is collected. 2. Methods To carry out wear studies on wet clutches a new test rig was designed. The main focus of the authors is the application of wet clutches in heavy duty equipment and thus the requirements are based on clutch usage is such machines. Through conditions identified in such vehicles a list of requirements was compiled. The test rig must be able to: • Measure the continuous wear ofthe clutch pack,the torque transfer, the clutch temperature and clutch rotational speed. • Use standard size clutch discs from construction equipment in production. • Achieve engagement energies above 260 kJ/m2. • Finish the engagement within 1 s with good reproducibility. • Allow for feedback control with regards to any output parameter. • Allow for easy and accurate assembly/disassembly of the clutch pack 2.1. Mechanics An illustration of the core part of the test rig is shown in Fig. 1. The structural stability is provided by gables (3) and a bottom plate in steel (AISI 1148). The clutch axle (7) and drive shaft (1) are supported by tapered roller bearings in the gables and everything is mounted on a steel foundation. Fig. 2. The assembly of the clutch in the test rig: piston (A), spring seat (B), balance piston (C), pressure plate (D), separator and friction discs (E and F), washer (G) and end plate (D). To be able to store energy in the system, the drive shaft (1) has an integrated flywheel. The shaft was manufactured from a single piece of steelto obtain a well balanced shaft which would minimize the risk of vibrations. Rotation is transferred from the drive shaft to the clutch by a helical gear pair (4 and 6) with the gear ratio 1. The gear on the clutch axle (6) has splines machined on the hub for mounting ofthe friction discs. The drive shaftis driven by an electric motor which has a maximum rotational speed of 3000 rpm. In total, the test rig has a moment of inertia of 0.6318 kg m2. An external mass (2) can be added to the drive shaft. If this is done the total moment of inertia will increase to 0.7375 kg m2. The clutch axle (7) is a slightly modified original part from a wheel loader. Channels for oil run through the shaft for the purpose of clutch lubrication and hydraulic clutch control. The clutch is mounted in the clutch drum. Two sensors for measurement of engagement characteristics are mounted through holes in the rear wall of the clutch drum. During clutch engagement the torque arm (8) keeps the clutch axle stationary while pressing against a load cell which registers torque transfer. To allow for assembly and disassembly of the clutch pack a hole was made in the gable near the gears. Through this hole the gear (6) and clutch assembly can be removed and replaced. During experiments the hole is sealed by a steel door (5) which supports the clutch axle
| عنوان فارسی مقاله: | ابزار ارزیابی ساییدگی مستمر در تست دوام کلاچ مرطوب |
| عنوان انگلیسی مقاله: | Apparatus for continuous wear measurements during wet clutch durability tests |
خرید ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد