专利名称：高速发动机离合器性能试验方法
技术领域：
本发明属于机电一体化领域中的发动机离合器领域，具体地说涉及一种高速发动机离合器性能试验方法。
背景技术：
传统的高速发动机离合器性能试验方法是采用直流电机驱动，离合器通过增速器增速后才能达到试验转速；而交流变频技术的发展使得交流调速方法优于传统的通过增速器增速的方法，并且试验成本也低的多。目前适用于高速转轴扭矩检测的传感器价格非常高，并且安装也很困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速发动机离合器性能试验方法，该试验方法通过间接测量得到离合器的扭矩值，以降低试验成本，并提高试验控制精度。
为了达到这一目的，本发明的高速发动机离合器性能试验方法，其特征在于包括以下步骤1、一种高速发动机离合器性能试验方法，其特征在于包括以下步骤a、进行磨合试验，在这个阶段、离合器外圈保持扭矩恒定，由内圈电机驱动离合器内圈恒速转动，稳定运行，使内圈电机工作在电动状态，使新的离合器进行磨合试验；b、进行接合试验，在这个阶段，使内圈电机按转速谱上升，同时使外圈电机处在发电工作状态进行扭矩加载，这时由内圈变频器测出内圈电机的电磁转矩Te，通过公式I计算出内圈电机负载转矩TL，再通过公式II计算出外圈加载扭矩TXTL=Te-Jdωdt---(I)]]>TX＝TL-T0(II)；公式II中，T0为内圈电机空载转矩，该空载转矩是在不安装外圈电机时，测出的一系列值，存储在数组中，供动态计算加载扭矩时使用；c、进行超越试验，内圈电机断电不工作，外圈电机驱动离合器外圈转速迅速或者在预定时间内上升到预定值并保持恒速运行；d、通过霍尔传感器测出外圈电机的转速和内圈电机的转速，霍尔传感器输出脉冲并经频压转换变换成电压信号，经AD转换进入工控机，工控机通过软件进行闭环PID算法，控制量经DA输出给内圈变频器和外圈变频器。
采用上述技术方案，本发明的高速发动机离合器性能试验方法具有如下特点(1)采用三相交流变频电机驱动和加载，无需增速器，控制精度高，成本低；(2)三相交流异步电机工作在发电状态实现加载，加载大小的控制通过改变同步转速进而改变转差率的方法来实现；(3)扭矩检测采用间接折算的方式，不需要扭矩传感器；(4)转速控制器由工控机中软件实现，控制精度高
下面结合附图和具体实施方式
，对本发明进行详细说明图1为本发明所采用的闭环原理图。
具体实施例方式
如图1所示，内圈电机和外圈电机根据被试件的转速和加载载荷来选型，对应的内圈变频器和外圈变频器则根据内圈电机和外圈电机的额定功率和额定转速来选型。转速检测采用霍尔传感器与安装在电机转轴上的磁块感应产生的脉冲来测量，先将脉冲整形倍频后变换成电压信号，经过AD转换进入工控机。
图1中的转换开关由软件指令控制，磨合和接合试验时扭矩控制闭环工作，超越试验时外圈电机转速闭环控制工作，闭环控制算法采用改进型PID控制。
先把转换开关切换到磨合、接合试验，进行如下的磨合试验和接合试验a、进行磨合试验，在这个阶段、离合器外圈保持扭矩恒定，由内圈电机驱动离合器内圈恒速转动，稳定运行，使内圈电机工作在电动状态，使新的离合器进行磨合试验；b、进行接合试验，在这个阶段，使内圈电机按转速谱上升，同时外圈电机工作在发电状态进行扭矩加载，这时由内圈变频器测出内圈电机的电磁转矩Te，通过公式I计算出内圈电机负载转矩TL，TL=Te-Jdωdt---(I)]]>然后通过公式II计算出外圈加载扭矩TX，外圈加载转矩等于内圈电机负载转矩减去内圈电机空载转矩，即TX＝TL-T0(II)；公式II中，TX为外圈加载扭矩，T0为内圈电机空载转矩，内圈电机空载转矩在不安装外圈电机的时候，测出不同转速下一系列的值，存储在数组中，供动态计算加载扭矩时使用。
再将转换开关切换到超越试验C、进行超越试验，内圈电机断电不工作，外圈电机驱动离合器外圈转速上升到预定值并保持恒速运行；D、通过霍尔传感器测出外圈电机的转速和内圈电机的转速，霍尔传感器输出脉冲并经频压转换变换成电压信号，经AD转换进入工控机，工控机通过软件进行闭环PID算法，控制量经DA输出给内圈变频器和外圈变频器。
外圈电机的转子转速大于同步转速时，电机工作在发电状态产生制动转矩，转矩的大小跟转差率有关(此时转差率小于0)，如下式所示T=KT′sR2U12R22+(sXσ20)2]]>其中KT′都是跟电机构造有关的常数；R2为转子电阻，Xσ20为转子每相漏电抗；U1为每相电压有效值。转差率在-sm～0之间时，转矩随转差率的变化是单调递增的，且接近于线性增加，可以通过改变转差率的方法来实现对加载扭矩的控制。具体来讲，通过改变同步转速来实现对转差率的控制。
该装置的控制器以工控机为核心，采用研华公司的多功能数据采集卡PCL812-PG实现AD和DA功能。控制软件采用Windows环境下C++Builder软件编制。
通过以上对本发明的高速发动机离合器性能试验方法的介绍，可以看出本发明具有如下特点(1)采用三相交流变频电机驱动和加载，无需增速器，控制精度高，成本低；(2)三相交流异步电机工作在发电状态实现加载，加载大小的控制通过改变同步转速进而改变转差率的方法来实现；(3)扭矩检测采用间接折算的方式，不需要扭矩传感器；(4)转速控制器由工控机中软件实现，控制精度高。
权利要求
1.一种高速发动机离合器性能试验方法，其特征在于包括以下步骤a、进行磨合试验，在这个阶段、离合器外圈保持扭矩恒定，由内圈电机驱动离合器内圈恒速转动，稳定运行，使内圈电机工作在电动状态，使新的离合器进行磨合试验；b、进行接合试验，在这个阶段，使内圈电机按转速谱上升，同时使外圈电机处在发电工作状态进行扭矩加载，这时由内圈变频器测出内圈电机的电磁转矩Te，通过公式I计算出内圈电机负载转矩TL，再通过公式II计算出外圈加载扭矩TXTL=Te-Jdωdt---(I)]]>TX＝TL-T0(II)；公式II中，T0为内圈电机空载转矩，该空载转矩是在不安装外圈电机时，测出的一系列值，存储在数组中，供动态计算加载扭矩时使用；c、进行超越试验，内圈电机断电不工作，外圈电机驱动离合器外圈转速迅速或者在预定时间内上升到预定值并保持恒速运行；d、通过霍尔传感器测出外圈电机的转速和内圈电机的转速，霍尔传感器输出脉冲并经频压转换变换成电压信号，经AD转换进入工控机，工控机通过软件进行闭环PID算法，控制量经DA输出给内圈变频器和外圈变频器。
全文摘要
本发明公开了一种高速发动机离合器性能试验方法，该方法中转速测量采用霍尔传感器得到脉冲信号，脉冲信号经过频压转换变成电压信号，最后经过AD进入工控机；扭矩的测量采用间接折算的方法得到。本发明所述的高速发动机离合器性能试验方法具有降低试验成本和提高试验控制精度的优点。
文档编号G01M15/02GK101017118SQ20071003754
公开日2007年8月15日 申请日期2007年2月13日 优先权日2007年2月13日
发明者李传江 申请人:上海师范大学