CN101750276B

CN101750276B - 一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置

Info

Publication number: CN101750276B
Application number: CN200810203867.1A
Authority: CN
Inventors: 勒宗向
Original assignee: Shanghai Aerospace System Engineering Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Technology Institute
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2028-12-02
Also published as: CN101750276A

Abstract

本发明涉及摩擦耗能设备试验，公开了一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，包括：输入轴[3]和输出轴[8]同轴，输入轴[3]通过内花键[24]与轴承挡盖[23]固定连接；输出轴[8]通过角接触轴承[18]与轴承挡盖[23]连接；在输出轴[8]的前部，设置有气体[9]；活塞压紧盘[11]通过挡板[20]安装于输出轴[8]上；内花键[24]的槽上套有摩擦外片[22]，输出轴[8]的外花键上套有摩擦内片[21]，组成摩擦副。通过气体[9]，活塞压紧盘[11]将力传递至摩擦副进行磨合；磨合完后，通过空冷的方式快速冷却，冷却后再往活塞压紧盘[11]充压，如此循环实现摩擦副的快速磨合。本发明解决了测量精度低，易损坏摩擦副等问题，取得了测量准确、便于操作等有益效果。

Description

一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置

技术领域

本发明涉及一种摩擦耗能设备的试验装置，尤其是一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置。

背景技术

多片式摩擦副用于摩擦耗能的离合设备，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，在安装前要对它进行充分的磨合，测试出稳定的摩擦系数，以便根据实际测试结果调整耗能机构的压力，确保输出特性的稳定性。

目前，公知的用于多片式摩擦副测量的摩擦离合器由摩擦材料、加压装置、壳体等组成，由于采用无径向定位的周向旋转轴承，因此外负载惯量和压紧装置引起的径向波动较大，用于摩擦离合器时离合力矩波动在15％左右。同时，弹簧压力不便于测量，测量精度低，且无散热条件，容易损坏摩擦副；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测试装置径向波动较大，测量精度低，易损坏摩擦副，以及离合力矩波动大等不足，本发明的目的在于提供一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，利用本发明，可达到外负载影响小，测量准确，便于操作，散热好，输出的离合力矩波动小等效果。

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气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，该装置包括：

支撑座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和输出轴，两者通过轴承连接；输入轴通过轴承与支撑座前端的轴承端盖连接；输入轴通过内花键与轴承挡盖用螺钉固定连接在一起；输出轴通过支撑座后端的端盖定位，支撑座后端的端盖通过螺钉固定在支撑座上；输出轴通过角接触轴承与轴承挡盖连接；轴承挡盖通过轴承与支撑座连接；在输出轴的前部，设置有一个由活塞压紧盘和缸体组成的气体腔，通过气压接头连接气压设备通入气体；活塞压紧盘与缸体之间设置有密封圈，实现动密封接触；活塞压紧盘通过螺钉安装在挡板上，挡板安装于输出轴上；缸体与输入轴通过角接触轴承连接；内花键的槽上套有摩擦外片，输出轴的外花键上套有摩擦内片，摩擦内片和摩擦外片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；输入轴通过外花键与内花键相联接；在活塞压紧盘与内花键之间安装有复位弹簧和导向销。

气压压紧盘压紧后，将力传递至安装在内花键上的摩擦外片和输出轴上的摩擦内片上，最终压力作用于整个摩擦副，此时，气压控制装置可控制并获得气压值大小。输出轴和内花键之间通过摩擦内片和摩擦外片组成的摩擦副之间的摩擦力矩耦合，当输出轴的负载超过一定数量时，该设备的输出轴停止旋转，输入轴继续旋转，便实现摩擦副间的打滑。通过摩擦内片和摩擦外片组成的摩擦副打滑时，得出该设备的打滑力矩；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。上述摩擦副压力可通过气压装置调整，摩擦副磨损后，不用调整机构，只需气压装置保压，便能保证摩擦副间的压力不变；当磨合或测试完成后，通过气压接头泄气，摩擦副之间的紧密结合在复位弹簧和导向销的作用下完全分开，同时内花键有两个槽，能看见与外片的花键齿，可以通过强空冷的方式快速冷却，冷却后再往活塞压紧盘充压。

本发明一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，由于采用上述技术方案，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。

本发明一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置可以实现：转速6～3000rpm，传动力矩≦7Nm；转速6～15rpm，传动力矩≦46Nm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，取得了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，本发明具有外负载影响小、测量准确、便于操作、输出的离合力矩波动小等有益效果。

由于气压控制的方便性，本装置特征可以实现小于50Nm任何力矩的摩擦副磨合、摩擦系数测试。

附图说明

附图是本发明一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置的剖视图。

图中：1--支撑座；2--轴承端盖；3--输入轴；4--缸体；5--角接触轴承；6--密封圈；7--轴承；8--输出轴；9--气体；10--气压接头；11--活塞压紧盘；12--导向销；13--复位弹簧；14--螺钉；15--螺钉；16--轴承；17--支撑座后端的端盖；18--角接触轴承；19--螺钉；20--挡板；21—摩擦内片；22—摩擦外片；23--轴承挡盖；24--内花键。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

附图是本发明一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置的剖视图。如附图的实施例所示，该装置包括：

支撑座1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3和输出轴8，两者通过轴承7支撑；输入轴3通过轴承与支撑座前端的轴承端盖2连接，由轴承端盖2定位支撑，实现轴向旋转；输入轴3通过内花键24与轴承挡盖23用螺钉14固定连接在一起；内花键24与轴承挡盖23之间设置有垫片，用以调整间隙；输出轴8通过支撑座后端的端盖17定位，支撑座后端的端盖17通过螺钉15固定在支撑座1上；输出轴8通过角接触轴承18与轴承挡盖23连接，由轴承挡盖23定位和支撑旋转；轴承挡盖23通过轴承16与支撑座1连接；在输出轴8的前部，设置有一个由活塞压紧盘11和缸体4组成的气体9，通过气压接头10连接气压设备通入气体；活塞压紧盘11与缸体4之间设置有密封圈6动密封接触；活塞压紧盘11通过螺钉19安装在挡板20上，挡板20安装于输出轴8上；缸体4与输入轴3通过角接触轴承5连接，预防缸体4受扭；活塞压紧盘11和缸体4通过角接触轴承5实现与输入轴3同步的周向旋转运动。内花键24的槽上套有摩擦外片22，输出轴8的外花键上套有摩擦内片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8上的挡板20定位；输入轴3通过外花键与内花键24相联接；通过气体9的气体，活塞压紧盘11将力传递至安装在内花键24上的摩擦外片22和输出轴8上的摩擦内片21上，最终压力作用于整个摩擦副，通过气压接头可读出气压值，算得压力，以及输出轴8和内花键24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。输出轴8和内花键24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，在活塞压紧盘11与内花键24之间安装有复位弹簧13和导向销12，当磨合或测试完成后，通过气压接头10泄气，摩擦副之间的紧密结合在复位弹簧13和导向销12的作用下完全分开。同时内花键24设置有两个能看见摩擦外片22花键齿的槽，用于通过强空冷的方式快速冷却花键齿，冷却后再往活塞压紧盘11充压。

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3连接到驱动电机上，将输出轴8连接到加载器上，读出气压P，算得压力F；启动电机，通过加载器加载，直到输出轴8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，当气压力值约为50N时，如果施加的载荷≧7Nm，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，当大气压力值约为400N时，当施加的载荷≧46Nm，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，本发明通过角接触轴承5轴向定位缸体4，活塞压紧盘11和气体4的动密封接触实现了活塞压紧盘11的轴向定位，保证运动时候的同步性，通过轴承预防运动时缸体受扭；活塞压紧盘11通过充入气体9中的气体，将力传递至安装在内花键24上的摩擦外片22和输出轴8上的摩擦内片21上，最终压力作用于整个摩擦副，当输出轴8的负载在超过一定数量的状态时，输出轴8停止旋转，输入轴3继续旋转，实现摩擦副间的打滑状态。通过打滑力矩的与多片式摩擦系数的关系，便能准确得出多片式摩擦副的摩擦系数，且通过壳体的散热槽和气压装置卸压后的风冷，其测量效率更高，并且摩擦副磨损尺寸减小后，不用修正调整，去除调整压力，只需要气压装置保压，便可以保持卸压前后的压力一致，确保磨合、测试的一致性和准确性。

本发明通过气压压力将内外摩擦片贴合在一起，装置主从部分处于接合状态。利用引入的径向定位和周向旋转轴承，消除启动和打滑时由于摩擦跳动造成的输出不稳定。通过气压装置准确调整压力，并在散热时卸压冷却，当负载力矩达到一定数值时，或者大于最大输出力矩时，该装置开始离合(打滑)。换句话说，既能起到摩擦副测量、又能做到耗能、保护传动链的作用。

本发明多片式摩擦副测试装置可以实现：转速6～3000rpm，传动力矩≦7Nm；转速6～15rpm，传动力矩≦46Nm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，通过调整气压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，取得了准确测量多片式摩擦副的摩擦性能、耗能离合等有益效果。

由上所述，本发明具有以下特点：

1、利用压缩空气接合机构，压缩空气的压力大约为0.05Mpa，气压较小，容易密封控制；

2、结构简单、压力稳定、接合平稳；

3、不需要调整摩擦副磨损后的间隙，使用寿命长，维护方便，能自动控制压力；

4、卸压后，通过复位弹簧将摩擦副之间的紧密接合完全分开，通过装外片的内花键槽开的可视(摩擦副)窗口强风冷摩擦副；达到高效磨合效果，

5、高速小压力的磨合产生的热量为6000～10000焦耳，普通空冷需要20～30分钟，而这种结构需要5～8分钟。

虽然本发明联系本发明的一个优选实施例进行说明，但是应当理解，这并不意味着本发明将局限于该实施例。相反，本发明将包括可以包含在由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有替代，变更和等同方案。

Claims

1.一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，该装置包括：

支撑座[1]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[3]和输出轴[8]，两者通过轴承[7]支撑；输入轴[3]通过轴承与支撑座前端的轴承端盖[2]连接；输入轴[3]通过内花键[24]与轴承挡盖[23]用螺钉[14]固定连接在一起；输出轴[8]通过支撑座后端的端盖[17]定位，支撑座后端的端盖[17]通过螺钉[15]固定在支撑座[1]上；输出轴[8]通过角接触轴承[18]支撑，角接触轴承[18]由轴承挡盖[23]轴向固定；轴承挡盖[23]通过轴承[16]与支撑座[1]相对转动；在输出轴[8]的前部，设置有一个由活塞压紧盘[11]和缸体[4]组成的气体腔[9]，通过气压接头[10]连接气压设备通入气体；活塞压紧盘[11]与缸体[4]之间设置有密封圈[6]动密封接触；活塞压紧盘[11]通过螺钉[19]安装在挡板[20]上，挡板[20]安装于输出轴[8]上；缸体[4]与输入轴[3]通过角接触轴承[5]连接；内花键[24]的槽上套有摩擦外片[22]，输出轴[8]的外花键上套有摩擦内片[21]，摩擦内片[21]和摩擦外片[22]按内外片相互交替放置，组成摩擦副，由安装于输出轴[8]上的挡板[20]定位；输入轴[3]通过外花键与内花键[24]相联接；在活塞压紧盘[11]与内花键[24]之间安装有复位弹簧[13]和导向销[12]。

2.如权利要求1所述的一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，其特征在于：所述的输入轴[3]由轴承端盖[2]定位支撑，实现轴向旋转。

3.如权利要求1所述的一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，其特征在于：所述的内花键[24]与轴承挡盖[23]之间设置有用以调整间隙的垫片。

4.如权利要求1所述的一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，其特征在于：所述的输出轴[8]由轴承挡盖[23]定位和支撑旋转。

5.如权利要求1所述的一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，其特征在于：所述的摩擦内片[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[8]上的挡板[20]定位。

6.如权利要求1所述的一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，其特征在于：所述的活塞压紧盘[11]和缸体[4]通过角接触轴承[5]实现与输入轴[3]同步的周向旋转运动；通过气体腔[9]，所述的活塞压紧盘[11]将力传递至安装在内花键[24]上的摩擦外片[22]和输出轴[8]上的摩擦内片[21]上，最终压力作用于整个摩擦副，通过气压接头读出气压值，算得压力，以及输出轴[8]和内花键[24]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[8]的负载在超过一定数量的状态时，输出轴8停止旋转，输入轴[3]继续旋转，实现摩擦副间的打滑状态。

7.如权利要求1所述的一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，其特征在于：所述的输出轴[8]和内花键[24]之间通过摩擦内片[21]和摩擦外片[22]组成摩擦副之间的摩擦力矩耦合；通过气压接头[10]泄气，摩擦副之间的紧密结合在复位弹簧[13]和导向销[12]的作用下完全分开。

8.如权利要求1所述的一种气压式多片摩擦副的测试、磨合装置，其特征在于：所述的内花键[24]设置有两个能看见摩擦外片[22]花键齿的槽，用于通过强空冷的方式快速冷却花键齿，冷却后再往活塞压紧盘[11]充压。