CN102721544A

CN102721544A - 超越离合器综合性能试验台

Info

Publication number: CN102721544A
Application number: CN2012102389481A
Authority: CN
Inventors: 石光林; 朱林; 周德俭; 李旺珍
Original assignee: Guangxi University of Science and Technology
Current assignee: Guangxi University of Science and Technology
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2012-10-10

Abstract

一种超越离合器综合性能试验台，涉及一种试验台，包括试验台基础底座、装配系统、加速疲劳试验系统、荷载模拟系统、双齿轮被驱动系统、3D数字图像法测量系统、PLC控制系统及输出设备；装配系统装在试验台基础底座上，超越离合器与3D数字图像法测量系统的输入端连接；加速疲劳试验系统的输出端与超越离合器连接，荷载模拟系统的输出端与3D数字图像法测量系统的输入端连接；3D数字图像法测量系统的输出端与PLC控制系统的输入端连接，PLC控制系统输出端分别与加速疲劳试验系统、荷载模拟系统及输出设备的输入端相连接。本发明可准确试验出超越离合器的综合性能，能合理预测出超越离合器的寿命，具有结构简单，操作便捷的特点。

Description

超越离合器综合性能试验台

技术领域

本发明涉及一种试验台，特别是一种对机械领域中常用的超越离合器综合性能进行试验的超越离合器综合性能试验台。

背景技术

目前国内装载机普遍采用二前一后的行星式动力换挡变速器和双涡轮变矩器, 双涡轮的动力需采用超越离合器自动合成输出, 由于超越离合器具有零件强度高、易装配等优点,所以在装载机上被广泛使用。超越离合器对于提高传动效率, 改善装载机牵引性能以及降低劳动强度和提高工作效率等方面起着非常重要的作用。遗憾的是，作为双涡轮变矩器变速箱总成中如此重要的部件, 超越离合器使用寿命较短，一般仅有1～2 年, 甚至几个月的时间。因此，对超越离合器的综合性能进行实验并且合理的预测出超越离合器的寿命是很有必要的。而目前生产超越离合器的厂家都是将超越离合器随液力变矩器一起工作来测试离合器的性能，此时受液力变矩器的影响较大，试验结果不准确，而且没有相关的试验台可通过得到各可能失效点的数据来对超越离合器的综合性能进行评价。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种超越离合器综合性能试验台，以便能得到准确的超越离合器综合性能试验结果，并且能够合理的预测出超越离合器的寿命。

解决上述技术问题的技术方案是：一种超越离合器综合性能试验台，该试验台包括试验台基础底座、装配系统、加速疲劳试验系统、荷载模拟系统、双齿轮被驱动系统、3D数字图像法测量系统、PLC（Programmable Logic Controller的缩写，译为：可编程逻辑控制器）控制系统以及输出设备；所述的装配系统安装在试验台基础底座上，该装配系统上安装有测试工件超越离合器，超越离合器的齿轮部分与3D数字图像法测量系统的输入端连接；所述的加速疲劳试验系统安装在试验台基础底座的顶端，加速疲劳试验系统的输出端与超越离合器相连接；所述的荷载模拟系统安装在超越离合器外侧的试验台基础底座上，该荷载模拟系统的输出端依次通过试验台基础底座顶部、装配系统施载于超越离合器上，荷载模拟系统的另一输出端还与3D数字图像法测量系统的输入端连接；所述的双齿轮被驱动系统与超越离合器的齿轮部分相啮合；所述3D数字图像法测量系统用于对刚度、超越离合器寿命、齿根及螺栓应力、输出力矩、滚柱位移量以及保持架破坏程度的试验提供三维空间内全视野的形貌、位移及应变数据测量，该3D数字图像法测量系统的输出端与PLC控制系统的输入端连接，PLC控制系统的输出端分别与加速疲劳试验系统、荷载模拟系统的输入端相连接；输出设备的输入端与3D数字图像法测量系统的输出端连接。

本发明的进一步技术方案是：所述的试验台基础底座包括实体底座、固定安装在实体底座上的两块侧板，两块侧板的顶端沿竖向开有槽，槽上安装有可沿侧板上下移动的上压板。

本发明的再进一步技术方案是：所述的装配系统包括上转盘、自动定位对心装置以及下转盘，所述的上转盘固定在上压板的底部，上转盘底部固定安装有上压头，所述的自动定位对心装置固定安装在下转盘上，下转盘固定在实体底座上；所述的超越离合器安装在上压头和下转盘之间的自动定位对心装置上。

所述的加速疲劳试验系统包括液压马达座、液压马达，所述的液压马达座固定在上压板上，液压马达安装在液压马达座上，液压马达的输出轴通过联轴器与超越离合器的主轴相连。

所述的荷载模拟系统包括气压缸或液压缸或重物块或加压绳索，该荷载模拟系统安装在实体底座上，荷载模拟系统的输出端与上压板连接，并通过该上压板以及上转盘、上压头施载于超越离合器上。

所述的双齿轮被驱动系统包括两个被动齿轮，该两个被动齿轮分别与超越离合器的齿轮部分相啮合。

所述的3D数字图像法测量系统为3D非接触影像测量仪。

所述的输出设备包括打印机和显示器。

由于采用上述技术方案，本发明之超越离合器综合性能试验台与现有技术相比，具有以下有益效果：

1．能得到准确的超越离合器综合性能试验结果：

由于超越离合器试验台应该进行的主要实验类型包括：加速疲劳寿命试验和冲击试验（恒值加载），主要需要考虑的因素包括：轴向受力、倾覆力矩、试验时间、回转速度和最大冲击当量荷载，而本发明将整个试验台划分为试验台基础底座、装配系统、加速疲劳试验系统、荷载模拟系统、双齿轮被驱动系统、3D数字图像法测量系统、PLC控制系统以及输出设备，其中，加速疲劳试验系统通过相应的PLC控制系统调节控制可达到模拟超越离合器的工况转速；荷载模拟系统由PLC控制系统独立控制，可实现各种荷载的组合，轴向力和倾覆力矩的压力同步；3D 数字图像法测量系统可以根据实验要求，完成螺栓刚度、输出力矩、寿命、齿轮齿根应力、滚柱位移、保持架破坏程度等相关测试和分析，这种非接触式的测量设备可以避免测量过程中出现干涉等异常；超越离合器轴承的寿命通过扭矩、振动、磨损、润滑油温等综合信息评定，此外，振动信号也可以通过3D数字图像法测量系统测量获得，对振动信号作频谱分析可获得裂纹、破损，磨损量等信息；输出设备可以输出并打印不同荷载及综合荷载作用下输出效率与施加荷载大小的关系曲线图和破坏程度与工作时间的曲线图，而且能够显示出该超越离合器的工作寿命的估计值。因此，本发明具有以下特点：

（1）能满足不同规格的超越式离合器的实验过程；

（2）能模拟轴向和颠覆力矩的交替荷载；

（3）能检测出输出效率与所受到得轴向力和颠覆力矩的关系、螺栓所受的应力、保持架及滚柱振动产生的位移（冲击加载）、大小齿轮齿根应力、所产生的噪声与轴向力和颠覆力矩的关系；

（4）可完成超越式离合器的加速疲劳实验。

因而，本发明可以模拟超越离合器的各种工况，检测超越离合器在无载作用下启动性能，并实时监测加载运转过程中输出的转速的变化，从而可得到准确的超越离合器综合性能试验结果。

2．能够合理的预测出超越离合器的寿命：

由于本发明是在模拟超越离合器真实工况条件的前提下通过对各试验点数据的测量，对运转过程中超越离合器的振动特性作检测和分析，得到不同荷载及综合荷载作用下输出效率与施加荷载大小的关系曲线图以及破坏程度与工作时间的关系曲线图，并且能够通过输出设备显示出超越离合器的工作寿命估计值，因此，本发明能够较为准确的预测出该超越离合器的工作寿命。

3．结构简单，操作方便快捷。

下面，结合说明书附图和具体实施方式对本发明之超越离合器综合性能试验台的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：本发明之超越离合器综合性能试验台的结构示意图（不包括双齿轮被驱动系统、3D数字图像法测量系统、PLC控制系统以及输出设备），

图2：本发明之超越离合器综合性能试验台的具体组成及信息流向框图（不包括试验台基础底座），

图3：实施例一所述荷载模拟系统采用液压缸时的液压原理图。

图中，

1-试验台基础底座， 101-实体底座， 102-侧板， 103-上压板，

2-装配系统， 201-上转盘， 202-自动定位对心装置， 203-下转盘，

204-上压头， 3-加速疲劳试验系统， 301-液压马达座， 302-液压马达，

4-荷载模拟系统， 401-油箱， 402-温度计， 403-低精度过滤器，

404-电机及液压泵， 405-单向阀， 406-球形阀，407、412-蓄能器，408、416-压力表，

409、417-高精度过滤器， 410-单向调速阀， 411-溢流阀， 413-电液伺服阀，

414-液压油缸， 415-压力传感器， 5-双齿轮被驱动系统， 6-3D数字图像法测量系统，

7-PLC控制系统， 8-输出设备， 801-打印机， 802-显示器，

9-超越离合器。

具体实施方式

实施例一：

一种超越离合器综合性能试验台（参见图1～图2），该试验台由试验台基础底座1、装配系统2、加速疲劳试验系统3、荷载模拟系统4、双齿轮被驱动系统5、3D数字图像法测量系统6、PLC控制系统7以及输出设备8构成；所述的试验台基础底座1包括实体底座101、固定安装在实体底座101上的两块侧板102，两块侧板102的顶端沿竖向开有槽，槽上安装有可沿侧板102上下移动的上压板103，试验台基础底座1只需要保证一定的结构强度即可；所述的装配系统2包括上转盘201、自动定位对心装置202以及下转盘203，上转盘201通过螺栓固定在上压板103的底部，上转盘201底部固定安装有上压头204，所述的自动定位对心装置202固定安装在下转盘203上，下转盘203通过螺栓固定在实体底座101上，测试工件超越离合器9安装在该装配系统2上压头204和下转盘203之间的自动定位对心装置202上，且超越离合器9的齿轮部分与3D数字图像法测量系统6的输入端连接；所述的加速疲劳试验系统3包括液压马达座301、液压马达302，所述的液压马达座301安装在上压板103上，液压马达302安装在液压马达座301上，液压马达302的输出轴通过联轴器与超越离合器9的主轴相连，通过对液压马达302的转速和转矩的调节控制可完成超越离合器加速疲劳试验；所述的荷载模拟系统4为液压缸，液压缸的液压原理图参见图3，该荷载模拟系统4安装在实体底座101上，荷载模拟系统4的输出端与上压板103连接，并通过该上压板103以及上转盘201、上压头204施载于超越离合器9上，荷载模拟系统4的另一输出端还与3D数字图像法测量系统6的输入端连接，荷载模拟系统4由PLC控制系统独立控制，可实现轴向和颠覆力矩交替荷载的模拟；所述的双齿轮被驱动系统5包括两个被动齿轮，该两个被动齿轮分别与超越离合器9的齿轮部分相啮合；所述3D数字图像法测量系统6为3D非接触影像测量仪，该3D数字图像法测量系统6用于对刚度、超越离合器寿命、齿根及螺栓应力、输出力矩、滚柱位移量以及保持架破坏程度的试验提供三维空间内全视野的形貌、位移及应变数据测量，这种非接触式的测量设备可以避免测量过程中出现干涉等异常，它可以根据实验要求，完成螺栓刚度、输出力矩、寿命、齿轮齿根应力、滚柱位移、保持架破坏程度等相关测试和分析；此外，轴承的寿命通过扭矩、振动、磨损、润滑油温等综合信息评定，通过3D数字图像法测量系统6可以获得振动信号，对振动信号作频谱分析可获得裂纹、破损，磨损量等信息；该3D数字图像法测量系统6的输出端与PLC控制系统7的输入端连接，PLC控制系统7的输出端分别与加速疲劳试验系统3、荷载模拟系统4以及输出设备8的输入端相连接；所述的输出设备8包括打印机801和显示器802，该输出设备8可以输出并打印不同荷载及综合荷载作用下输出效率与施加荷载大小的关系曲线图和破坏程度与工作时间的曲线图，而且能够显示出该超越离合器的工作寿命的估计值。

本发明之超越离合器综合性能试验台的工作原理如下：

如图1搭建试验台，下转盘与底座及上转盘与压板之间用螺栓连接，且用胶固定防止振动。通过3D非接触测量仪的输入端可获得各测量点的数据，将3D非接触测量仪的传输总线与PLC控制系统相联，通过PLC控制系统控制荷载模拟系统4，来实现轴向和颠覆力矩的交替荷载的模拟。同样，通过PLC控制系统对液压马达的转速和转矩进行控制来完成超越式离合器加速疲劳实验。输出设备输出超越离合器的在不同荷载作用下的效率曲线，超越离合器的寿命则是通过扭矩、振动、磨损、润滑油温等综合信息来进行评定，破坏程度则是通过测量点的破坏程度进行综合评定所得到的。

Claims

1. 一种超越离合器综合性能试验台，其特征在于：该试验台包括试验台基础底座（1），装配系统（2）、加速疲劳试验系统（3）、荷载模拟系统（4）、双齿轮被驱动系统（5）、3D数字图像法测量系统（6）、PLC控制系统（7）以及输出设备（8）；所述的装配系统（2）安装在试验台基础底座（1）上，该装配系统（2）上安装有测试工件超越离合器（9），超越离合器（9）的齿轮部分与3D数字图像法测量系统（6）的输入端连接；所述的加速疲劳试验系统（3）安装在试验台基础底座（1）的顶端，加速疲劳试验系统（3）的输出端与超越离合器（9）相连接；所述的荷载模拟系统（4）安装在超越离合器（9）外侧的试验台基础底座（1）上，该荷载模拟系统（4）的输出端依次通过试验台基础底座（1）顶部、装配系统（2）施载于超越离合器（9）上，荷载模拟系统（4）的另一输出端还与3D数字图像法测量系统（6）的输入端连接；所述的双齿轮被驱动系统（5）与超越离合器（9）的齿轮部分相啮合；所述3D数字图像法测量系统（6）用于对刚度、超越离合器寿命、齿根及螺栓应力、输出力矩、滚柱位移量以及保持架破坏程度的试验提供三维空间内全视野的形貌、位移及应变数据测量，该3D数字图像法测量系统（6）的输出端与PLC控制系统（7）的输入端连接，PLC控制系统（7）的输出端分别与加速疲劳试验系统（3）、荷载模拟系统（4）的输入端相连接；输出设备（8）的输入端与3D数字图像法测量系统（6）的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的超越离合器综合性能试验台，其特征在于：所述的试验台基础底座（1）包括实体底座（101）、固定安装在实体底座（101）上的两块侧板（102），两块侧板（102）的顶端沿竖向开有槽，槽上安装有可沿侧板（102）上下移动的上压板（103）。

3.根据权利要求2所述的超越离合器综合性能试验台，其特征在于：所述的装配系统（2）包括上转盘（201）、自动定位对心装置（202）以及下转盘（203），所述的上转盘（201）固定在上压板（103）的底部，上转盘（201）底部固定安装有上压头（204），所述的自动定位对心装置（202）固定安装在下转盘（203）上，下转盘（203）固定在实体底座（101）上；所述的超越离合器（9）安装在上压头（204）和下转盘（203）之间的自动定位对心装置（202）上。

4.根据权利要求2所述的超越离合器综合性能试验台，其特征在于：所述的加速疲劳试验系统（3）包括液压马达座（301）、液压马达（302），所述的液压马达座（301）固定在上压板（103）上，液压马达（302）安装在液压马达座（301）上，液压马达（302）的输出轴通过联轴器与超越离合器（9）的主轴相连。

5.根据权利要求2所述的超越离合器综合性能试验台，其特征在于：所述的荷载模拟系统（4）包括气压缸或液压缸或重物块或加压绳索，该荷载模拟系统（4）安装在实体底座（101）上，荷载模拟系统（4）的输出端与上压板（103）连接，并通过该上压板（103）以及上转盘（201）、上压头（204）施载于超越离合器（9）上。

6.根据权利要求1所述的超越离合器综合性能试验台，其特征在于：所述的双齿轮被驱动系统（5）包括两个被动齿轮，该两个被动齿轮分别与超越离合器（9）的齿轮部分相啮合。

7.根据权利要求1所述的超越离合器综合性能试验台，其特征在于：所述的3D数字图像法测量系统（6）为3D非接触影像测量仪。

8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的超越离合器综合性能试验台，其特征在于：所述的输出设备（8）包括打印机（801）和显示器（802）。