专利名称：啮合与摩擦耦合离合器性能试验台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械式离合器性能试验台，具体是指一种啮合与摩擦耦合离合器性能试验台。
目前，机械式离合器性能试验台有二种，一种是摩擦式离合器性能试验台，另一种是啮合式离合器性能试验台。它们要么专用于摩擦式离合器的性能试验研究，要么专用于啮合式离合器的性能试验研究，而不适用于啮合与摩擦耦合离合器的性能试验。
中国发明专利98107195.3公开了一种弹性啮合与摩擦耦合机械传动方法。基于这种发明可以制作全新概念上的啮合与摩擦耦合离合器，它应用表面具有钩状微结构材料制作两个传动表面，这样的结构具有很大的切向阻力，这种切向阻力是啮合和摩擦共同引起的，而且，微结构的啮合也不完全是齿轮传动或链传动意义下的啮合，它在任意时刻的传动不是单靠一个或几个微结构的啮合完成的，而是通过大量的微结构弹性啮合来实现。另外，相啮合的结构会发生明显的弹性变形，甚至部分发生脱离，这在通常的啮合中是不容许的。当切向动力不大于微结构可提供的总切向阻力时，两表面就会同向运动实现传动。而当切向动力大于总阻力时，两表面将产生相对运动，发生打滑。这种既具有弹性啮合同时又具有摩擦特性的传动，称之为弹性啮合与摩擦耦合传动。上述啮合与摩擦耦合离合器可以克服传统离合器结构复杂、加工麻烦、安装和定位要求严格的缺点，但是对它的传动能力、离合特性等还缺乏系统研究，必须研制一种模拟啮合与摩擦离合器在实际工作过程中的各种工作状况，对离合器进行各项性能试验和工作寿命试验的性能试验台。从而，使这种方便、灵活的机械传动方法得以推广应用。
本实用新型的目的在于克服现有机械式离合器试验台的局部性，研制一种啮合与摩擦耦合离合器性能试验台。
本实用新型所研制的啮合与摩擦耦合离合器性能试验台包括两大部分一、机械部分主要是由电动机、输入端转矩转速传感器、摆线针轮减速器、试验用离合器试样、产生可调轴向正压力的离合器轴向加载装置、输出端转矩转速传感器和产生可调阻力矩磁粉离合器所组成，轴向加载装置与离合器试样固定连接，其他部件均通过联轴器依次联接；二、测控部分主要由电动机、测速发电机、离合器、转矩转速传感器、转矩转速测量仪、磁粉离合器、直流稳定电源、A/D板和微机等组成，它们的连接关系是电动机与测速发电机连接；测速发电机与转矩转速测量仪连接；转矩转速测量仪通过A/D板与微机连接；测速发电机轴与离合器主动盘连接，离合器从动盘与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器与磁粉离合器及另一个转矩转速测量仪连接，转矩转速测量仪与另一个A/D板连接，A/D板再与微机连接；磁粉离合器与直流稳压电源连接。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点1、研制了一种完全适用于啮合与摩擦耦合离合器的性能试验的试验台，它可用于啮合与摩擦耦合离合器性能测试和对比试验研究，填补了国内、外离合器性能试验台的一个空白。使使用更方便、灵活的啮合与摩擦耦合器迅速应用于产业部门，以减少生产投入、降低生产成本和提高生产效率。
2、实施例及图6、7、8和表1表明本实用新型离合器性能试验台性能可靠，测量数据重复性好，所测参数准确。
3、本实用新型结构简单、成本低、操作方便。
图1为啮合与摩擦耦合离合器性能试验台机械部分的结构示意图；图2为啮合与摩擦耦合离合器表面结构示意图；图3为啮合与摩擦耦合离合器性能试验台的轴向加载装置的结构示意图；图4为啮合与摩擦耦合离合器性能试验台测控装置工作原理方框图；图5为啮合与摩擦耦合离合器性能试验台的电机接线图；图6为啮合与摩擦耦合离合器性能试验台测控装置工作流程图；图7为啮合与摩擦耦合离合器启动时间与轴向正压力关系图；图8为啮合与摩擦耦合离合器负载能力与轴向正压力关系图；图9为啮合与摩擦耦合离合器滑摩功与轴向正压力关系图；通过如下实施例及其附图对本实用新型作进一步说明离合器试验台是模拟离合器在实际工作过程中的各种工作状况，对离合器进行各项性能试验和工作寿命试验的装置。影响离合器工作性能的因素有很多，最常见和重要的因素包括1)原动机特性；2)负载特性；3)操纵方式；4)安装位置和精度。为了保证离合器性能测试实验台的测试性能，设计时应该考虑这些因素。
本实用新型所研制的啮合与摩擦耦合离合器性能试验台包括两个部分机械部分和测控部分。
机械部分啮合与摩擦耦合离合器性能试验台机械部分的结构如图1所示。图1中，它是由电动机1、十字滑块联轴器2、输入端转矩转速传感器3、十字滑块联轴器4、摆线针轮减速器5、啮合与摩擦耦合离合器试样6、轴向加载装置7、输出端转矩转速传感器8、十字滑块联轴器9、磁粉离合器10所组成。其中，啮合与摩擦耦合离合器试样6的工作表面结构如图2示，图2中，11为弹性杆钩，12为锦纶表面；磁粉离合器10用于产生阻力矩，以模拟离合器工作时的工作转矩。它们的连接关系是输入端转矩转速传感器3两端通过两个十字滑块联轴器2和4分别与电动机1和摆线针轮减速器5相连，离合器轴向加载装置7通过离合器联接板13与离合器试样6用螺栓连接，输出端转矩转速传感器8与磁粉离合器10之间用十字滑块联轴器9连接。
离合器轴向加载装置是本实用新型试验台的一个重要部分，它控制离合器的负载能力，要求压力可调、可显示，实现的方案有手动加压、液压或气动加压等方式。采用液压或气动加压虽然所加的压力很大，并且也容易控制，但结构复杂，还需要许多配套设备。手动加压所加压力较小，但结构简单，造价低。啮合与摩擦耦合离合器所采用的新材料是非金属的锦纶材料，所需的最大正压力不大，所以选用手动加压方式。手动加压方式也有许多方案可供选择。经过反复比较，本试验台选用了弹簧加压方案。弹簧的压力F与弹簧刚度和压缩位移成正比X，即F=-KX，式中K-弹簧刚度；X-位移，因此，标定弹簧刚度K后，只要测量弹簧的压缩位移量X就可以知道压力F的大小。而且可以通过更换不同刚度的弹簧，获得不同的压力大小范围，以适应不同的实验要求。该方案结构简单、加工安装方便、操作简易。轴向加载装置7结构如图3示，主要是由离合器联接板13、加压弹簧14、弹簧滑动轴15、加压板16、加压螺栓连接板17、加压螺栓18、滑键19、传动轴20、轴套21、联轴器23所组成，如图3示，它们的连接关系是加压板16空套在与离合器联接板焊为一体的轴套21以及弹簧滑动轴15上；弹簧滑动轴15通过螺纹连接方式与加压螺栓连接板17连接；加压弹簧14套在弹簧滑动轴15上，并位于离合器联接板13和加压板16之间；加压螺栓18与加压螺栓连接板17相连接；加压螺栓连接板17通过螺栓22与联轴器23连接，并与传动轴20通过过盈配合方式固定连接；离合器联接板13与离合器试样6用螺栓联接，并通过滑键19与传动轴20连接。
如图3所示，离合器联接板13与从动离合器用螺栓连接，加压板16可以在弹簧滑动轴15上自由地做轴向移动，加压螺栓连接板17固定在传动轴20上不能做轴向移动。通过旋转加压螺栓18，使加压板16向左边移动，压缩加压弹簧14，实现对离合器加压。
测控部分啮合与摩擦耦合离合器性能试验台的测控部分工作原理方案如图4所示。电动机带动离合器主动部分旋转，离合器主、从动部分的转矩转速分别由测速发电机、转矩转速传感器得到，这三个模数(输入转速、输出转矩、输出转速)与拉伸式压力传感器的模数一同经A/D卡转换后输入计算机。当检测到离合器工作寿命已到(转差率达到5％)计算机停止计时显示离合器的工作寿命。离合器的工作寿命与离合器所受压力大小和性质有密切关系。
本试验台主要测量离合器前后转速和转矩的值，该值分别由转矩转速测量仪得到，然后传入A/D转换器，再通过计算机处理显示结果。
试验中采用电动机的转速为1460rpm，采用星型接法。因为启动负载低，电机用直接启动，电机接法如图5示。另外，把两条转矩转速信号输入线接到转矩转速传感器的两个输出端，再把两条转矩转速的信号输出线接到A/D转换的输入端。
测量过程一、测量准备工作1、检查传动各部件的安装和紧固情况；检查转速转矩传感器的各个测量端与A/D板相连接情况，应特别注意正确连接A/D板接线的接口；如果需要重新连接各接口，连接时必须拨下了转速转矩传感器的电源；同时，从计算机中拔出A/D板；
2、转速转矩传感器预热20～30分钟；3、接通计算机电源，因为转矩转速测量仪(2)的转速低于400-500rpm，因此把转矩转速测量仪上部的电机开动，把磁粉离合器的电压调到0V，然后调零。磁粉离合器调零后，再用计算机进行空载测量，以检查数据是否准确。
二、正式测量1、先测量好弹簧的压缩量，并输入到计算机(弹簧的压缩量每次测量时递增1-2mm为最佳)；2、将转速转矩传感器先清零再打到测量档，并运行计算机的测量程序。此时转速转矩传感器和计算机程序处于等待的状态；3、接通传动系统的电源；4、进行启动时间、负载能力和滑磨功测量；5、完成一次测量后，开始增加离合器轴向载荷(使弹簧压缩量递增)，再重复以上测量步骤，如此循环往复进行，直到啮合与摩擦耦合离合器接合面开始打滑为止，然后卸载停机；6、整个过程实时存盘纪录测量数据结果，并且在计算机屏幕上实时显示启动时间-轴向力关系图、负载-轴向力关系图以及滑摩功-轴向力关系图；7、完成所有测量工作后，先关掉传动系统的电源，再关掉转速转矩传感器等设备的电源，然后关闭计算机。
测量数据与结果选购一种市售锦纶搭扣材料，用于制作啮合与摩擦耦合离合器工作表面，制作三个同样的离合器试样，应用本实用新型进行离合器性能试验，进行三次重复试验，所得实验数据取平均值。表1为啮合与摩擦耦合离合器性能测试数据，本实施例测试所得数据与结果如表1和图7、图8和图9所示。
表权利要求1.一种啮合与摩擦耦合离合器性能试验台，其特征在于它包括以下两大部分(一)机械部分主要是由电动机、输入端转矩转速传感器、摆线针轮减速器、试验用离合器试样、产生可调轴向正压力的离合器轴向加载装置、输出端转矩转速传感器和产生可调阻力矩磁粉离合器所组成，轴向加载装置与离合器试样固定连接，其他部件均通过联轴器依次联接；(二)测控部分主要由电动机、测速发电机、离合器、转矩转速传感器、转矩转速测量仪、磁粉离合器、直流稳定电源、A/D板和微机等组成，它们的连接关系是电动机与测速发电机连接；测速发电机与转矩转速测量仪连接；转矩转速测量仪通过A/D板与微机连接；测速发电机轴与离合器主动盘连接，离合器从动盘与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器与磁粉离合器及另一个转矩转速测量仪连接，转矩转速测量仪与另一个A/D板连接，A/D板再与微机连接；磁粉离合器与直流稳压电源连接。
2.根据权利要求1所述的啮合与摩擦耦合离合器性能试验台，其特征在于输入端转矩转速传感器(3)两端通过两个十字滑块联轴器(2)和(4)分别与电动机(1)和摆线针轮减速器(5)相连，离合器轴向加载装置(7)通过离合器联接板(13)与离合器试样(6)用螺栓连接，输出端转矩转速传感器(8)与磁粉离合器(10)之间用十字滑块联轴器(9)连接。
3.根据权利要求1所述的啮合与摩擦耦合离合器性能试验台，其特征在于轴向加载装置(7)主要由离合器联接板(13)、加压弹簧(14)、弹簧滑动轴(15)、加压板(16)、加压螺栓连接板(17)、加压螺栓(18)、滑键(19)、传动轴(20)、轴套(21)、联轴器(23)所组成，它们的连接关系是加压板(16)空套在与离合器联接板焊为一体的轴套(21)以及弹簧滑动轴(15)上；弹簧滑动轴(15)通过螺纹连接方式与加压螺栓连接板(17)连接；加压弹簧(14)套在弹簧滑动轴(15)上，并位于离合器联接板(13)和加压板(16)之间；加压螺栓(18)与加压螺栓连接板(17)相连接；加压螺栓连接板(17)通过螺栓(22)与联轴器(23)连接，并与传动轴(20)通过过盈配合方式固定连接；离合器联接板(13)与离合器试样(6)用螺栓联接，并通过滑键(19)与传动轴(20)连接。
专利摘要本实用新型是一种啮合与摩擦耦合离合器性能试验台,它包括两大部分:机械部分主要是由电动机、输入端转矩转速传感器、摆线针轮减速器、轴向加载装置、输出端转矩转速传感器和磁粉离合器所组成,测控部分主要由测速发电机、转矩转速测量仪、转矩转速传感器、直流稳定电源、A/D板和微机等组成。本试验台填补了国内、外离合器性能试验台的空白。性能可靠、测量重复性好、所测参数准确。
文档编号G01L3/00GK2444220SQ0023956
公开日2001年8月22日 申请日期2000年9月19日 优先权日2000年9月19日
发明者陈扬枝, 黄平, 邓炳瑜, 陈志斌 申请人:华南理工大学