一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法与流程

[0001]
本发明属于离合器摩擦副的摩擦面温度测量技术领域，具体为一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法。


背景技术：

[0002]
液黏离合器具有启动冲击小、无级调速、可靠性高等优点，广泛应用于大功率水泵、风机的节能调速和带式输送机、刮板运输机的软启动等方面。其中重型刮板运输机具有重载启动、启动冲击大、启动频繁的特点，对于液黏离合器 的工作性能和可靠性提出较高要求。
[0003]
摩擦副是液黏离合器最重要的组成部分。液黏离合器内部对偶钢片与摩擦片相互交替，组成多对摩擦副，通过液压回路控制离合器摩擦副的结合、分离或滑摩来实现转矩传递的连接、断开与过渡。液黏离合器的工作原理与工作状况决定了其摩擦副需要在重载荷、高功率的情况下长时间滑摩，产生大量的摩擦热形成高温环境。同时由于加工误差或热变形引起的摩擦副不均匀接触，较大的冲击与动态载荷等都会引起摩擦副温度的不均匀分布。当前，液黏离合器的失效形式主要是由于局部温升过高导致的对偶钢片屈曲变形、裂纹以及摩擦材料的烧蚀与剥落。故掌握液黏离合器摩擦副非均匀温度场的分布与变化规律，对于揭示摩擦副变形与磨损规律，完善摩擦片的设计思路具有重要意义。


技术实现要素：

[0004]
本发明旨在解决如何测量液黏离合器摩擦面瞬态温度场的技术问题，提供了一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法。
[0005]
本发明解决其技术问题采用的技术手段是：一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法，包括以下步骤：步骤一，在对偶钢片上安装热电偶温度传感器：对偶钢片上表面开有至少四组沿对偶钢片周向均匀分布且用于嵌装热电偶温度传感器的槽部，每组槽部均包括多个半封闭槽位，多个槽位的封闭端分别位于对偶钢片的不同半径所对应的位置处；步骤二，对热电偶温度传感器进行温度标定；步骤三，将对偶钢片安装到测试用液黏离合器中，对偶钢片保持周向固定，于环形活塞对应位置开槽固定热电偶温度传感器的尾部，在包箱的固定盘上开孔引出热电偶温度传感器信号线并将其连接数据采集系统；步骤四，使液黏离合器维持一定时间的相对滑摩；步骤五，开始测试，利用热电偶温度传感器测量对偶钢片摩擦表面的瞬态温度场。
[0006]
槽部沿着对偶钢片的周向均匀分布，槽部中的多个半封闭槽位的封闭端分别位于对偶钢片的不同半径所对应的位置处，实现了热电偶温度传感器的定位、安装以及信号传输，这是为了使热电偶温度传感器能够对摩擦副的不同径向和周向径向实时检测，使检测数据更加准确，满足测量速度和精度的要求。本发明所述方法能够针对液黏离合器摩擦副
在重载、高功率情况下长时间滑摩的特殊工作状况下，探明其摩擦表面上产生的不均匀高温温度场分布。利用摩擦副中对偶钢片周向不旋转的结构特点采用将对偶钢片开槽的方式，埋入热电偶，对摩擦面进行接触式温度场测量，测量温度高达500℃，最终实现对高功率大直径液黏离合器摩擦副径向、周向瞬态温度场的实时监测，且测量结果准确可靠。
[0007]
优选的，对偶钢片上表面的槽部设置有四组，每组槽部中的半封闭槽位设置有五个。相邻槽部之间间隔90
°
，即第一组槽部位于对偶钢片周向的0
°
时，其他三组槽部分别位于90
°
、180
°
以及270
°
位置处，这样设置结构更加合理。进一步的，每组槽部中的相邻两个槽位之间相错5
°
。
[0008]
优选的，对偶钢片的直径为664mm。对偶钢片的直径还可以设置为其他尺寸。符合大直径液黏离合器的结构特点，而且方便布置多个热电偶温度传感器，从而方便测得摩擦副不同径向的温度场。
[0009]
优选的，五个槽位的封闭端分别在对偶钢片半径265mm至305mm间均匀分布。即五个槽位的封闭端分别在对偶钢片的半径265mm、275mm，285mm，295mm以及305mm处，这样布置结构合理。
[0010]
优选的，半封闭槽位的底部至对偶钢片的下表面之间的距离为1mm。这是为了保证测量温度的准确度。进一步的，对偶钢片的厚度为5.5mm，半封闭槽位为矩形半封闭槽，矩形半封闭槽的宽度为5mm，矩形半封闭槽的深度为4.5mm。
[0011]
优选的，步骤一中的热电偶温度传感器采用铠装k型镍铬—镍硅热电偶温度传感器。铠装k型镍铬—镍硅热电偶温度传感器，其具有可弯曲、耐高压、坚固耐用等优点，容易在摩擦副试验包箱内部布置，可靠性较高，可反复利用。优选的，热电偶温度传感器通过氧化铜无机胶固定于对偶钢片的槽位以及环形活塞上对应的槽中。这是为了热电偶温度传感器连接牢固。
[0012]
优选的，步骤四中的液黏离合器的相对滑摩时间为10s~20s。这是为了模拟一般重型机械设备的软启动工况，使得测试结果更加符合实际。
[0013]
优选的，步骤五中，是基于液黏离合器构建的试验台进行测试的，试验台包括液压系统、测试系统、机械系统、控制与数据采集系统。具体的，动力从电机输入，经减速器传递给液黏离合器，输出端连接增速器与负载电机。液压系统包括控制油路和润滑油路。控制油路通过改变工作油压来控制摩擦副的状态与接触压力，从而调节输出转速与转矩。润滑油路为摩擦副提供工作介质并起到散热的作用。测试系统用于测量摩擦副接触表面温度。控制系统可通过控制电动机输出转速、控制负载电机负载转矩以及改变控制油压力等模拟软启动工况。
[0014]
本发明的有益效果是：本发明结合液黏离合器的结构与原理设计了相应的测试方法，其实现了在液黏离合器中对热电偶温度传感器的安装、定位以及信号传输，测量温度高达500℃，最终实现对高功率大直径液黏离合器摩擦副径向、周向不均匀瞬态温度场的实时监测，响应速度快，满足了测量速度和精度的要求，测量结果准确可靠，对于高功率大直径液黏离合器摩擦副的设计与改进起到验证和指导作用。
附图说明
[0015]
图1为本发明所述方法中热电偶温度传感器的装配结构示意图。
[0016]
图2为本发明所述方法中对偶钢片的结构示意图。
[0017]
图中：1-热电偶温度传感器；2-环形活塞；3-对偶钢片；4-固定盘。
具体实施方式
[0018]
参照图1和图2，对本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法进行详细说明。
[0019]
液黏离合器中对偶钢片3的测温环境：离合器断开时电动机带动输入轴转动，输入轴带动内齿圈、行星轮转动，输出轴保持静止。软启动过程中，在工作油压的作用下，环形活塞2推动对偶钢片3与摩擦片进入滑摩状态，二者转速差逐渐下降，内齿圈趋于固定，行星轮带动输出轴缓慢加速。本发明基于液黏离合器的运行原理与对偶钢片3的工作状况提出一种接触式温度测量的方法，在对偶钢片3表面预埋多个温度传感器来测量摩擦表面的温度变化情况。
[0020]
一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法，包括以下步骤：步骤一，如图1和图2所示，在对偶钢片3上安装热电偶温度传感器1：对偶钢片3上表面开有至少四组沿对偶钢片3周向均匀分布且用于嵌装热电偶温度传感器1的槽部，每组槽部均包括多个半封闭槽位，多个槽位的封闭端分别位于对偶钢片3的不同半径所对应的位置处；步骤二，对热电偶温度传感器1进行温度标定；步骤三，将对偶钢片3安装到测试用液黏离合器中，对偶钢片3保持周向固定，于环形活塞2对应位置开槽固定热电偶温度传感器1的尾部，在包箱的固定盘4上开孔引出热电偶温度传感器1信号线并将其连接数据采集系统；步骤四，使液黏离合器维持一定时间的相对滑摩；步骤五，开始测试，利用热电偶温度传感器1测量对偶钢片3摩擦表面的瞬态温度场。
[0021]
槽部沿着对偶钢片3的周向均匀分布，槽部中的多个半封闭槽位的封闭端分别位于对偶钢片3的不同半径所对应的位置处，实现了热电偶温度传感器1的定位、安装以及信号传输，这是为了使热电偶温度传感器1能够对摩擦副的不同径向和周向径向实时检测，使检测数据更加准确，满足测量速度和精度的要求。本发明所述方法能够针对液黏离合器摩擦副在重载、高功率情况下长时间滑摩的特殊工作状况下，探明其摩擦表面上产生的不均匀高温温度场分布。利用摩擦副中对偶钢片3周向不旋转的结构特点采用将对偶钢片3开槽的方式，埋入热电偶，对摩擦面进行接触式温度场测量，测量温度高达500℃，最终实现对高功率大直径液黏离合器摩擦副径向、周向瞬态温度场的实时监测，且测量结果准确可靠。
[0022]
进一步的，作为本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法的一种具体实施方式，对偶钢片3上表面的槽部设置有四组，具体如图1所示，四组槽部分别为t
a
、t
b
、t
c
、t
d
，每组槽部中的半封闭槽位设置有五个，具体如图2所示，第一组槽部t
a
中包括五个半封闭槽位，五个半封闭槽位分别为t
a1
、t
a2
、t
a3
、t
a4
、t
a5
；第二组槽部t
b
中包括五个半封闭槽位分别为t
b1
、t
b2
、t
b3
、t
b4
、t
b5
；第三组槽部t
c
中包括五个半封闭槽位分别为t
c1
、t
c2
、t
c3
、t
c4
、t
c5
；第四组槽部t
d
中包括五个半封闭槽位分别为t
d1
、t
d2
、t
d3
、t
d4
、t
d5
。如图2所示，相邻槽部之间间隔90
°
，即第一组槽部位于对偶钢片3周向的0
°
时，其他三组槽部分别位于90
°
、180
°
以及270
°
位置处，这样设置结构更加合理。进一步的，如图2所示，每组槽部中的相邻两
个槽位之间相错5
°
。
[0023]
进一步的，作为本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法的一种具体实施方式，对偶钢片3的直径为664mm。符合大直径液黏离合器的结构特点，而且方便布置多个热电偶温度传感器1，从而方便测得摩擦副不同径向的温度场。
[0024]
进一步的，作为本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法的一种具体实施方式，五个槽位的封闭端分别在对偶钢片3半径265mm至305mm间均匀分布。如图2所示，即五个槽位的封闭端分别在对偶钢片3的半径265mm、275mm，285mm，295mm以及305mm处，这样布置结构合理。
[0025]
进一步的，作为本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法的一种具体实施方式，半封闭槽位的底部至对偶钢片3的下表面之间的距离为1mm。这是为了保证测量温度的准确度。进一步的，对偶钢片3的厚度为5.5mm，半封闭槽位为矩形半封闭槽，矩形半封闭槽的宽度为5mm，矩形半封闭槽的深度为4.5mm。具体实施例中，对偶钢片的厚度还可以设置为其他尺寸，主要其上所开的矩形半封闭槽的槽底距离对偶钢片下表面的距离为1mm即可，这是为了温度测量更加精确。
[0026]
进一步的，作为本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法的一种具体实施方式，步骤一中的热电偶温度传感器1采用铠装k型镍铬—镍硅热电偶温度传感器1。铠装k型镍铬—镍硅热电偶温度传感器1，其具有可弯曲、耐高压、坚固耐用等优点，容易在摩擦副试验包箱内部布置，可靠性较高，可反复利用。进一步的，热电偶温度传感器1通过氧化铜无机胶固定于对偶钢片3的槽位以及环形活塞2上对应的槽中。这是为了热电偶温度传感器1连接牢固。
[0027]
进一步的，作为本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法的一种具体实施方式，步骤四中的液黏离合器的相对滑摩时间为10s~20s。这是为了模拟一般重型机械设备的软启动工况，使得测试结果更加符合实际。
[0028]
进一步的，作为本发明所述的一种大直径液黏离合器摩擦面瞬态温度场测试方法的一种具体实施方式，步骤五中，是基于液黏离合器构建的试验台进行测试的，试验台包括液压系统、测试系统、机械系统、控制与数据采集系统。具体的，动力从电机输入，经减速器传递给液黏离合器，输出端连接增速器与负载电机。液压系统包括控制油路和润滑油路。控制油路通过改变工作油压来控制摩擦副的状态与接触压力，从而调节输出转速与转矩。润滑油路为摩擦副提供工作介质并起到散热的作用。测试系统用于测量摩擦副接触表面温度。控制系统可通过控制电动机输出转速、控制负载电机负载转矩以及改变控制油压力等模拟软启动工况。具体实施例中，通过试验台模拟液黏离合器的软启动工况，且液黏离合器的相对滑摩时间为10s~20s，摩擦元件转速差从55r/min逐步下降至0r/min，单摩擦副可传递最大转矩为9kn
•
m。
[0029]
以上具体结构是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或者替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。