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q=μ·ν·p [Wm2].
where p is the the pressure calculated as a ratio of the force and the contacting surface. As the ceramic tablets are placed at two different radii along the clutch disk, the heat generated must be calculated separately for each radii. Sliding can be divided into two sections. In the first section, the ceramic side is kept in a stationary position by braking, meanwhile the axial load is increased; therefore compression changes in the course of time while the speed difference between the two sides is constant. In the second section (at synchronization) the speed difference is equalized while the force value is constant, so velocity changes in time. On the basis thereof, the heat generated is
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The nominal contact area is the aggregate of the contacting surfaces of the 24 and 18 ceramic tablets on the given ring. The diameter of ceramic tablets is:
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Calculations were performed for the load case to be characterized by the following parameters:
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Based on experimental measurements a constant friction coefficient of 0.4 was established.
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The velocity can be calculated with the knowledge of the radius and the speed.
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Surface pressure can be calculated as a ratio of the axial force and the contacting surface. This produces the same figure for each ceramic pellet, assuming an even load distribution.
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Thus, the maximum values of the generated heat are
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In the first section of sliding, the generated heat is rising due to the increase of the load force; in the second section, it is decreasing due to the equalization of the speed difference. It is necessary to know the time of each sliding section in order to be able to specify the generated heat time curve. These can be determined from measurement data series. Synchronization time can be easily determined from the speed of the ceramic side. Speed increase is linear. Force increase is non-linear. For the sake of simplicity, force increase was substituted by a straight line in calculations so that the area below the straight line is nearly identical with the area measured below the curve. Thus, the time difference between the two terminal points of the straight line is the time of the first sliding section.
The above-mentioned method was applied for each cycle and their average was specified. Based on these results, the following values were determined for sliding times:
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Now the time curve of heat generation can be produced. The same curve was used in each cycle as there were no significant differences between parameters in each cycle. The generated heat-calculated this way-will appear as thermal load in the thermal model. It must be distributed appropriately between the contacting surfaces by taking into
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consideration heat partition. Heat partition requires the contact temperatures to be identical at both surfaces. Correct adjustment requires repeated iterations.
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有限元热分析的陶瓷离合器
1 引言
磨料空转车辆离合器是力封闭联轴器。扭矩和高速传输被压紧表面之间产生的摩
擦力所保证。应用陶瓷是因为它作为摩擦介质具有好耐热和耐磨损性能，提供了机会以驱动更高的压力，以及一个低的密度。因此，一个提功率密度启用了一个平行的最小化建筑空间。
测量使用陶瓷饰面离合器盘的第一个原型在卡尔斯鲁厄大学的一个实验室专门从事客车驱动系统进行了测试执行。在分析过程中的有限元（FE）模型是将与测量数据和测量条件的知识所构成。计算的目的是要确定在离合器盘上温度的分布以及环境中的在每一时刻的及时测量目。至关重要的是熟悉的温度范围，为了检验该系统的耐磨特性。因此，重要信息从测量数据中得出。在临界负载的情况下，预计最高温度必须在时间和空间上进行预测，为保护接近发热体的位置测量工具的。
本研究的目的是分析和修改该离合器系统通过改进，以提供更好的工作条件热传导和系统或增加转化成摩擦热的能量的对流。此外，人们希望找到更有效的更好的离合器系统设计方案。
计算是由宇宙星空的设计的软件进行的。在模型开发阶段，非常谨慎，必须采取几何元素，选择适当的简化尺寸，并且由于正确调整的时间步长大量的硬件要求瞬态计算。热物性参数的改变，如表面热对流化系数和热负荷，必须考虑到到在一个持续的基础上在时间和地点方面。离合器系统的分析测试这两方面，只能通过加热隔板连接的两个独立的模型来管理，根据该假说认为，接触温度必须是在两个相同的双方，同时他们要有适当接触，其价值需通过迭代来进行调整。计算显示，该热分区按周期变化，它沿不同的内，外接触环。在不同的冷却特性下，在陶瓷和钢之间的结果是不同的 ，热流从陶瓷侧面向钢侧流动。此热流也通过迭代确定;它的价值也改变了周期和不同沿着所述内和外接触环。
2 采用工程陶瓷作为摩擦材料的第一个原型机
这款检查过的离合器盘是根据“ 特定的陶瓷”产品而开发的，此材料的研发过程在流程在卡尔斯鲁厄大学的Institute for Product Development (IPEK)杂志上发表过。此开发过程已经具有的可能性，用于连接到一个真实的传动轴；甚至，它为面板有一个好的初始行为起到一个很好的缓冲作用。磨料配件必须符合以下基本要求：
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1. 根据高摩擦系数高扭矩传递 2. 高舒适度（通过自感应抖动无共振） 3. 均匀的温度分布 4. 低磨损特性
开关的一个关键因素是摩擦面.在设计极限方面，必须谨慎采取选择合适的材料。高而恒定的摩擦系数，耐磨损和耐热性是理想的特性。离合器圆盘能代替通常 应用环形磨料入口两排SSIC的（烧结）陶瓷颗粒。这些小球被放置在6个单独的段位。该段由铆钉固定到中心轮毂。每个段由4片组成，2个工作面对着弹簧和2个作为载体。
3 测量
3.1 测量设备
测量是在卡尔斯鲁厄大学（TH）研究型大学的动力传动系完成的，同时也是用于
测试新的摩擦材料和新材料在实际离合器片中检测的地方。真实情况是通过驱动电阻的仿真应用（例如，开始在平面上，开始于山）的试验装置。这是一个组件试验台夷为平地在摩擦测试环境的第四位。为了给维度的概念：设备长度大约4-5m 。两台电动机和轴向力是由计算机独立控制;因此许多运营可实现的状态。这使得设备来完成一个摩擦学测量无数，而所有正确建模在乘用车上的离合器盘的操作。它还配备用自动的IT测量系统。可测量的量包括以下内容： 1. 2个重型电机（150千瓦，Baume米勒DS160L-305） 2. 设备适用于施加轴向力
3. 扭力计（Sensortelemetrie MF100） 4. 轴力计 5. 钢盘的摩擦
6. 可更换的头部贴上设备进行测试
7. 温度沿两个不同的半径处为0.4mm以下的钢盘（欧米茄HJMTSS-IM100U-磨料表面
150-2000，J铁康铜热电偶）
8. 每分钟转数为双方（Polytec LSV065）。
这里最大的挑战是这些我们想知道的旋转钢盘面上温度的测量。两个热元件放置在钢盘通过无线蓝牙数据转发给计算机系统和被放置为0.4mm以下的研磨面钢盘上的两个相对的圆弧的离合器盘。
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