液黏离合器广泛应用于风机、水泵的调速,以及矿用刮板输送机、带式输送机的软启动,对节能降耗、提高设备的可靠性起着重要作用。由摩擦片和对偶钢片组成的摩擦副是液黏离合器的核心部件,高功率、长时间的相对滑摩决定了摩擦副在工作过程中产生大量热损耗,而对偶钢片为大直径薄盘结构,高能量密度输入下的瞬态热积聚容易导致其发生显著的、不可恢复的屈曲变形。摩擦副于封闭环境中工作,对偶钢片的变形难以及时被发现和抑制,而变形将恶化摩擦副工作条件,诱发更大的温度梯度和元件热变形,致使液黏离合器出现快速温升、转矩突变和转速波动等现象,引发功能异常甚至失效。因此,探明摩擦副屈曲变形后的非正常接触滑摩状态以及热机耦合特性,对于后续研究摩擦转矩演变机理,实现对变形状态的有效表征和抑制尤为重要。为获得软启动工况下摩擦副的屈曲变形规律,基于弯曲梁理论建立了对偶钢片的屈曲分析模型,设计了对偶钢片的径向温差变化,综合采用理论计算与模拟仿真,揭示了对偶钢片的临界屈曲弯矩大小以及屈曲变形形状。结果表明,温度沿径向上升或下降时,对偶钢片产生锥形与马鞍形屈曲变形所需临界弯矩最小,该结果符合对偶钢片的实际变形状况。为研究摩擦副屈曲变形后的接触特性,建立了锥形摩擦副的简化模型,利用有限元软件进行了仿真,根据赫兹理论建立了马鞍形摩擦副的接触等效模型,采用编程方法进行了计算,探索了屈曲变形摩擦副接触表面的压力分布状况。结果表明,锥形变形时,压力主要沿径向变化,软启动初期中心压力最高,中后期于两侧附近形成压力峰值。马鞍形变形时,接触区呈椭圆形对称分布于摩擦副两侧,接触压力由椭圆中心向四周梯度下降。变形程度与压力分布的不均匀程度正相关,内外径之比对压力分布影响较小。为揭示变形摩擦副的热特性,以接触压力结果为条件,考虑对流换热与热流分配,建立了对偶钢片的二维温度场计算模型,采用有限差分法分别求解并分析了锥形与马鞍形对偶钢片的温度场分布与变化规律。结果表明,锥形变形时,温度沿径向变化,初期中心温度最高,中后期于两侧附近形成温度峰值。马鞍形变形时,最高温度点位于两侧周向中心并向大半径处偏移,温度从最高点向四周梯度下降。最高温度变化均为前中期快速上升,后期小幅下降,软启动时长对温度场影响显著。针对锥形与马鞍形对偶钢片在软启动过程中的应力与应变情况,以温度场为热载荷,考虑实际约束条件,建立了对偶钢片的瞬态热机耦合模型,利用有限元软件进行求解分析,获得了对偶钢片在非均匀温度场影响下的应力、应变场分布与变化规律。结果表明,锥形变形时,应力与应变沿径向变化,初期局部分布,中后期于径向两侧附近形成应力、应变峰值。马鞍形变形时,应力与应变呈椭圆形分布,其值从椭圆中心向外依次下降,且沿周向变化幅度较小。软启动时长增加,二者应力与应变值均发生显著增长,并有可能超出材料屈服极限,产生不利影响。综上所述,本文探索了液黏离合器摩擦副的屈曲变形规律以及屈曲变形后的接触与热机耦合特性,研究结果可为建立摩擦元件变形监测系统,提升液黏离合器的可靠性提供理论依据。