CN101750212B

CN101750212B - 耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置

Info

Publication number: CN101750212B
Application number: CN 200810204628
Authority: CN
Inventors: 勒宗向
Original assignee: Shanghai Aerospace System Engineering Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Technology Institute
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: CN101750212A

Abstract

本发明公开了耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置，包括：支撑壳26的壳体中心同轴安装有输入轴7和输出轴16；输入轴7通过第一轴承5与端盖4连接；输出轴16通过角接触轴承18与轴承挡盖17连接；输入轴7周向安装十个弹簧10；输入轴7通过螺钉8与内花键23固定连接；输出轴最大外径处安装外花键20，外花键20套有摩擦内片21，内花键23套有摩擦外片22，组成摩擦副。本发明解决了空间用高速工况下摩擦副的磨合散热效率低，易损坏摩擦副的问题，取得了外负载影响小、测量准确、散热效率高、输出的离合力矩波动小等有益效果。

Description

耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置

技术领域

本发明涉及航天耗能离合设备的摩擦片磨合、测试装置，尤其是一种用于测试耗能离合摩擦耗能机构中多片式摩擦副磨合、摩擦系数的测试装置。

背景技术

多片式摩擦副用于耗能离合的摩擦耗能设备，其作用是耗能、过载保护，由于其性能与摩擦副摩擦系数、磨合率密切相关，因此，在安装前要对它的磨合，并对摩擦性能进行测试，以便根据实际测试结果调整耗能设备的压力，确保输出力矩的稳定性。可卸压力式多片式摩擦副装置属于一种多片式摩擦离合器，本发明主要用于这种类型摩擦副装置的性能测试。

目前，公知的用于多片式摩擦副磨合、测试的摩擦离合器由摩擦材料、加压装置、壳体等组成，由于散热效果差，外负载惯量和压紧装置引起的径向波动较大，弹簧压力不便于测量，因此，测量精度低，易损坏摩擦副。用于摩擦离合器时离合力矩波动在15％前后，故这些摩擦离合器如果用于测量设备时，主要有弹簧力测量不便、外负载影响大、精度低、散热差、易损坏摩擦副，以及离合力矩波动大等缺点。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决上述现有技术的磨合测量装置散热差、测量精度低等不足，本发明的目的在于提供一种耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置，利用本发明，既可用于空间用摩擦副的磨合，也可用于多片组合式摩擦副性能的测试。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置，该装置包括：

支撑壳，它的底部用螺钉固定有导向平键；支撑壳的上部为壳体，壳体中心安装有前后同轴的输入轴和输出轴；输入轴用于连接驱动电机，输出轴用于连接加载器；输入轴通过轴承和调整垫片与壳体前端的端盖连接，由端盖定位支撑，实现轴向旋转；端盖通过螺钉固定在壳体上；输出轴通过角接触轴承与轴承挡盖连接，由轴承挡盖定位和支撑旋转；输出轴通过轴承和调整垫片与输入轴同轴安装；输入轴通过螺钉与内花键固定连接；内花键与轴承挡盖通过螺钉连接，连接处设置有调整垫片；轴承挡盖通过轴承与壳体连接；弹簧压紧环通过定位在输入轴上的两个凸出花键齿定位；输入轴上有十个可供弹簧穿过的通孔，按等距离周向安装有一组十个弹簧，由调整压紧环和弹簧调整压紧盘调整压紧；调整压紧盘上具有通过螺纹连接的的导向销，弹簧由该导向销导向；调整压紧盘通过螺钉和垫片与输入轴连接，其间隙处插入塞片；输出轴的最大外径处安装有外花键；内花键的槽上套有摩擦外片，外花键的槽上套有摩擦内片，摩擦内片和摩擦外片为圆形形状，按内外片相互交替放置，组成摩擦副，由安装于输出轴上的挡板定位。

测试时，将输入轴连接到驱动电机上，将输出轴连接到加载器上，读出弹簧压力F；启动电机，通过加载器加载，直到输出轴不再旋转，此时读取电机的输出力矩，该力矩为打滑力矩M，此时测试的多片式摩擦副的摩擦系数即为：打滑力矩M/(弹簧压力F*常数C)。

本发明一种耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置，由于采取上述的技术方案，因此，具有一个稳定的输入、输出力矩临界值，当负载力矩大于临界值时，离合器就开始离合。本发明多片式摩擦副磨合测试装置在模拟空间环境试验的考核中可以实现：转速6～3000rpm，传动力矩≤6.5Nm；转速6～15rpm，传动力矩≤40Nm的传扭功能，当超过其各自的临界传动力矩时，摩擦片开始打滑，通过更换不同的弹簧或者调整弹簧力可以用于更多的工况，起到耗能离合的效果，输出离合力矩的数据波动小于10％。因此，本发明既可以用于多片式摩擦副的磨合，又能准确测量多片式摩擦副的摩擦性能、耗能离合等有益效果；经使用证明，本发明可在真空±50℃的环境下稳定工作，取得了外负载影响小、测量准确、散热效率高、输出的离合力矩波动小等有益效果。

附图说明

图1是本发明耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置的外形图；

图2是本发明耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置的剖视图。

附图标记：1-平键、2-螺钉、3-调整垫片、4-端盖、5-轴承、6-螺钉、7-输入轴、8-螺钉、9-调整压紧盘、10-弹簧、11-导向销、12-弹簧压紧环、13-轴承、14-调整垫片、15-挡板、16-输出轴、17-轴承挡盖、18-轴承、19-轴承、20-外花键、21-摩擦内片、22-摩擦外片、23-内花键、24-螺钉、25-调整垫片、26-支撑壳、27-塞片、28-螺钉、29-垫片。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

图1是本发明耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置的外形图；图2是本发明耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置的剖视图。如图1～2的实施例所示，该装置包括：

支撑壳26，它的底部用螺钉2固定有导向平键1；支撑壳的上部为周向开有散热槽的壳体，壳体中心安装有前后同轴的输入轴7和输出轴16；输入轴7通过第一轴承5和第一调整垫片3与壳体前端的端盖4连接，由端盖4定位支撑，实现轴向旋转；端盖4通过螺钉6固定在壳体上；输出轴16通过角接触轴承18与轴承挡盖17连接，由轴承挡盖17定位和支撑旋转；输出轴16通过第二轴承13和第二调整垫片14与输入轴7同轴安装；输入轴7通过螺钉8与内花键23固定连接；内花键23与轴承挡盖17通过第一螺钉24连接，连接处设置有第三调整垫片25，用以填充间隙；轴承挡盖17通过第三轴承19与壳体连接；调整压紧环12通过定位在输入轴7上的两个凸出花键齿定位；输入轴7上有十个可供弹簧10穿过的通孔，按等距离周向安装有一组十个弹簧10，由调整压紧环12和弹簧调整压紧盘9调整压紧；调整压紧盘9上具有通过螺纹连接的的导向销11，弹簧10在伸缩时通过导向销11导向，防止崩出弹簧槽。调整压紧盘9通过第二螺钉28和垫片29与输入轴7连接，其间隙处可插入不同厚度的塞片27。端盖4具有两个80°的通孔槽，通过两个通孔槽可以调节第二螺钉28的旋合长度，改变弹簧的压力，弹簧压力通过不同厚度的塞片27测量。

在运动时，通过在输入轴7上的两个凸出花键齿，预防弹簧受扭；输出轴的最大外径处安装有外花键20；内花键23的槽上套有摩擦外片22，外花键20的槽上套有摩擦内片21，摩擦内片21和摩擦外片22为圆形形状，按内外片相互交替放置，组成摩擦副，由安装于输出轴16上的挡板15定位。

壳体26上具有散热槽，内花键23的每个键上开有散热槽，以实现试验后快速空冷摩擦产生的热。

弹簧10经调整压紧环12压紧后，将力传递至安装在内花键23的摩擦外片22和输出轴上的摩擦内片21上，最终压力作用于整个摩擦副。输出轴16上的外花键20，以及与输入轴7连接的内花键23之间通过摩擦内片21和摩擦外片22组成的摩擦副之间的摩擦力矩耦合，当输出轴16的负载超过一定数量时，该设备的输出轴停止旋转，输入轴7继续旋转，便实现摩擦副间的打滑。可以实现多片式摩擦副的磨合，一次磨合结束后，通过端盖4的两个的通孔槽调节第二螺钉28的旋合长度，使摩擦副间压力释放，尔后通过壳体26和内花键23齿上的散热槽空冷因摩擦产生的热量；散热结束后，通过塞片27测量，将弹簧压力恢复至卸压之前，进行下次磨合或测试。

由上述打滑力矩与多片式摩擦系数之间的正比例关系，通过简单的除法运算，便计算出多片式摩擦副的摩擦系数。上述摩擦副的弹簧力可通过调不同厚度的塞片测量。

下面结合附图说明本发明的工作情况和动作过程。

测试时，将输入轴7连接到驱动电机上，将输出轴16连接到加载器上，读出弹簧压力F；启动电机，通过加载器加载，直到输出轴16不再旋转，此时读取电机的输出力矩，该力矩为打滑力矩M，此时测试的多片式摩擦副的摩擦系数即为M/(F*C)(C为常数)。

通过上述介绍可以知道，在输出端不施加负载力矩的情况下，由于摩擦片之间的摩擦作用，整个运动链会顺利的运转起来，安装的弹簧10为小压力时，如果施加的载荷≥6.5Nm，由于内外摩擦片之间摩擦力不足以克服负载，故会出现摩擦副之间的打滑，也就是多片式摩擦副测试装置开始离合。反之，装大压力的弹簧10时，当施加的载荷≥40Nm，出现摩擦打滑。在上述的两种正传动中，输入速度范围可在0～3000rpm。

本发明还可以这样工作：如在不允许逆传动(输出轴输入，输入轴固定)的场合，可以保护传动链。也就是说输入轴之前的传动链不允许有逆传动的情况出现，并且通过特殊的装置限定了输入轴不能逆向传动。这时当输出轴上出现逆传动的现象时，其传动能量将通过内外摩擦片之间的摩擦耗掉，起到保护传动链的作用。

如上所述，本发明的装置可通过调整压紧盘9和调整压紧环12十个弹簧10的压力，通过弹簧压紧环同内花键23之间的径向定位保持同步运动。通过端盖4的两个80°的通孔槽可以调节第二螺钉28的旋合长度，改变弹簧10的压力。弹簧10的压力通过不同厚度的塞片27测量。通过壳体26的散热槽、内花键23的每个键上的散热槽，可以满足摩擦生热的空冷，实现卸压力后的快速冷却。弹簧10在伸缩时通过螺纹连接在调整压紧盘上的导向销11导向，防止弹簧10崩出弹簧槽。输出轴16的负载在超过一定数量的状态时，输出轴16停止旋转，输入轴7继续旋转，实现摩擦副间的打滑状态，实现摩擦副的高效磨合(散热快)以及摩擦系数的测量。

本发明多片式摩擦副磨合测试装置在模拟空间环境试验的考核中可以实现：转速6～3000rpm，传动力矩≤6.5Nm；转速6～15rpm，传动力矩≤40Nm的传扭功能，当超过其各自的临界传动力矩时，摩擦片开始打滑。

通过更换不同的弹簧或者调整弹簧力，本发明的装置还可以用于更多的工况，起到磨合摩擦副新片、耗能离合的效果，输出离合力矩的数据波动小于10％。因此，本发明取得了高效磨合、准确测量多片式摩擦副的摩擦性能、耗能离合等有益效果；经使用证明，本发明可在真空±50℃的环境下可稳定工作。

Claims

1.一种耗能离合设备中多片式摩擦副的磨合测试装置，其特征在于，该装置包括：

支撑壳[26]，它的底部用螺钉[2]固定有导向平键[1]；支撑壳[26]的上部为壳体，壳体中心安装有前后同轴的输入轴[7]和输出轴[16]；输入轴[7]用于连接驱动电机，输出轴[16]用于连接加载器；输入轴[7]通过第一轴承[5]和第一调整垫片[3]与壳体前端的端盖[4]连接，由端盖[4]定位支撑，实现轴向旋转；端盖[4]通过螺钉[6]固定在壳体上；输出轴[16]通过角接触轴承[18]与轴承挡盖[17]连接，由轴承挡盖[17]定位和支撑旋转；输出轴[16]通过第二轴承[13]和第二调整垫片[14]与输入轴[7]同轴安装；输入轴[7]通过螺钉[8]与内花键[23]固定连接；内花键[23]与轴承挡盖[17]通过第一螺钉[24]连接，连接处设置有第三调整垫片[25]；轴承挡盖[17]通过第三轴承[19]与壳体连接；调整压紧环[12]通过定位在输入轴[7]上的两个凸出的花键齿定位；输入轴[7]上有十个可供弹簧[10]穿过的通孔，按等距离周向安装一组十个弹簧[10]，由调整压紧环[12]和弹簧调整压紧盘[9]调整压紧；调整压紧盘[9]上具有通过螺纹连接的的导向销[11]，弹簧[10]由导向销[11]导向；调整压紧盘[9]通过第二螺钉[28]和垫片[29]与输入轴[7]连接，其间隙处插入塞片[27]；

输出轴的最大外径处安装有外花键[20]，内花键[23]的槽上套有摩擦外片[22]，外花键[20]的槽上套有摩擦内片[21]，摩擦内片[21]和摩擦外片[22]为圆形形状，按内外片相互交替放置，组成摩擦副，由安装于输出轴[16]上的挡板[15]定位。

2.如权利要求1所述的摩擦副的磨合测试装置，其特征在于：所述的端盖[4]具有两个80°的通孔槽，通过两个通孔槽调节第二螺钉[28]的旋合长度，改变弹簧[10]的压力。

3.如权利要求1所述的摩擦副的磨合测试装置，其特征在于：所述的内花键[23]的键上开有散热槽。

4.如权利要求1所述的摩擦副的磨合测试装置，其特征在于：所述的支撑壳[26]的壳体的周向开有散热槽。

5.如权利要求1所述的摩擦副的磨合测试装置，其特征在于：所述弹簧[10]的压力通过不同厚度的塞片[27]测量。

6.如权利要求1所述的摩擦副的磨合测试装置，其特征在于：所述的输出轴[16]上的外花键[20]，以及与输入轴[7]连接的内花键[23]之间通过摩擦内片[21]和摩擦外片[22]组成的摩擦副之间的摩擦力矩耦合，当输出轴[16]的负载超过一定数量状态时，输出轴[16]停止旋转，输入轴[7]继续旋转，实现摩擦副间的打滑；由上述打滑力矩与多片式摩擦系数之间的正比例关系，计算摩擦系数为：打滑力矩M/(弹簧压力F*常数C)。