CN106053064B - 一种离合器及发动机飞轮热冲击试验机及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离合器及发动机飞轮热冲击试验机及试验方法，其特征是呈水平设置试验平台；在试验平台的中部支撑试验飞轮和试验离合器，利用调速电机驱动试验飞轮的转动；在试验平台的尾端设置执行机构，利用执行机构实现试验离合器的离合状态变换。本发明可以根据试验要求控制离合器的滑磨时间，从而研究在热冲击条件下，离合器压盘和发动机飞轮的热冲击强度。

Description

一种离合器及发动机飞轮热冲击试验机及试验方法

技术领域

本发明涉及一种离合器及发动机飞轮热冲击试验机及试验方法，更具体地说是针对膜片弹簧离合器，用于模拟离合器的半结合工作状态，验证在热冲击条件下发动机飞轮和离合器压盘的热冲击强度的试验机及试验方法。

背景技术

图3的局部示出了膜片弹簧离合器的主要构件，包括：压盘52、与压盘52离合的从动盘总成51、膜片弹簧53、分离轴承54和离合器盖55，其中离合器盖55是与飞轮固联；在分离轴承脱离对膜片弹簧的作用时，压盘在膜片弹簧的作用下压向从动盘总成，实现离合器的“接合动作”；当分离轴承向从动盘总成所在一侧推进，抵压膜片弹簧的中心端，则膜片弹簧带动压盘与从动盘总成分离，实现离合器的“分离动作”。在这一动作过程中，若分离轴承推动膜片弹簧移动的距离小于离合器的分离行程，则出现压盘与从动盘总成、以及飞轮与从动盘总成之间分离不彻底、存在有相对滑磨，即为离合器的半结合状态。

当离合器的分离或结合动作迟缓时，延长了离合器在半结合状态下的工作时间，使离合器从动盘与压盘之间、离合器从动盘与飞轮之间产生滑磨。滑磨造成的摩擦热在短时间内急剧增加，导致离合器从动盘、压盘和飞轮温度迅速上升，严重时可使离合器烧毁。在离合器完全结合后滑磨消失，离合器快速冷却。这种在较短时间内大量的热交换，导致离合器产生冲击热应力。当应力超过材料强度时，产生热疲劳裂纹进而导致离合器零件的损坏。

迄今为止，用于研究离合器及发动机飞轮的抗热冲击性的试验机尚未见公开报导。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种离合器及发动机飞轮热冲击试验机及试验方法，根据试验要求控制离合器滑磨时间，从而研究在热冲击条件下，离合器压盘和发动机飞轮的热疲劳强度。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明离合器及发动机飞轮热冲击试验机的结构特点是呈水平设置试验平台；

在试验平台的中部支撑试验飞轮和试验离合器，利用调速电机通过飞轮轴驱动试验飞轮的转动；在所述试验平台的尾端设置执行机构，所述执行机构包括：

由伺服电机驱动的双向丝杠沿试验平台的纵向布置，并有加载螺母和移动台驱动螺母一一对应配合设置在双向丝杠的左旋螺纹段和右旋螺纹段上；

在所述试验平台的台面上沿纵向分别设置第一导槽和第二导槽；所述加载螺母以所述第一导槽为导向槽，能够在所述第一导槽中沿纵向平移；以所述第二导槽为支承导槽设置移动台，所述移动台与移动台驱动螺母固联，并能够在移动台驱动螺母的带动下在所述第二导槽中沿纵向平移；

与飞轮轴处在同轴位置上的花键轴在尾部通过键与移动台固联，分离套筒滑套在所述花键轴上，在所述分离套筒与花键轴之间能够形成轴向相对滑动；

分离套筒的前端与离合器分离轴承相抵触，试验飞轮与试验离合器盖通过螺钉连接，离合器从动盘总成的花键孔套装在花键轴上，并可在花键轴上轴向移动。

设置竖直平面中的加载杠杆，其阻力端铰接在分离套筒的尾部，其动力端由加载螺母的轴向移动提供纵向推动力，加载杠杆利用转动销铰接在移动台中前端凸伸的支架上，以所述转动销为加载杠杆的转动支点；

本发明离合器及发动机飞轮热冲击试验机的结构特点也在于：所述调速电机固定设置在所述试验平台的前端，调速电机的电机输出轴沿试验平台的纵向布置；所述试验飞轮的飞轮轴与调速电机的电机输出轴联轴。

本发明离合器及发动机飞轮热冲击试验机的结构特点也在于：所述飞轮轴的一端通过联轴器与调速电机的电机输出轴联轴，飞轮轴的另一端与法兰通过第一键固定连接，所述法兰与试验飞轮通过螺栓固定连接。

本发明离合器及发动机飞轮热冲击试验机的试验方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：启动伺服电机正转，利用加载螺母对双向丝杠进行加载从而驱动试验离合器中从动盘总成和压盘完全分离；

步骤2：在试验离合器完全分离的状态下，控制变频器启动调速电机，驱动试验飞轮达到并保持在试验所需的转速；随后，由控制器控制伺服电机反转，驱动移动台驱动螺母和加载螺母相背移动到达指定位移，使试验离合器处在发生滑磨的状态下；

步骤3：当试验离合器滑磨达到额定时间，伺服电机驱动移动台驱动螺母和加载螺母相对移动设定的距离，使试验离合器完全分离，滑磨试验结束。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明能够根据试验要求控制离合器的滑磨时间，从而研究在热冲击条件下，离合器压盘和发动机飞轮的热疲劳强度，其试验结果准确。

2、本发明中设置移动台，并利用伺服电机进行驱动，极大地便利了试验中的拆装过程，提高试验工作效率。

3、本发明试验过程简单便捷，易于掌握和控制。

附图说明

图1为本发明试验机结构示意图；

图2为本发明试验机另一视角结构示意图；

图3为本发明试验机局部剖视结构示意图；

图4为本发明试验机中双向丝杠螺母结构示意图；

图5为本发明试验机中传动部分结构示意图；

图中标号：1试验平台，2为PLC控制器,3变频器，4调速电机，5试验离合器,51从动盘总成，52压盘，53膜片弹簧，54分离轴承，55离合器盖，6执行机构，601分离套筒，602花键轴，603键，604移动台，605双向丝杠，606丝杠轴承，607伺服电机，608丝杠联轴器，609丝杠支座，610移动台驱动螺母，611加载杠杆，612加载螺母，7试验飞轮，8传动机构，81飞轮轴，82轴承，83法兰，84第一键，85飞轮轴支座，9联轴器，10第一导槽，11第二导槽，12转速传感器。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本实施例中离合器及发动机飞轮热冲击试验机的结构形式是呈水平设置试验平台1；在试验平台1的中部支撑试验飞轮7和试验离合器5，利用调速电机4通过飞轮轴81驱动试验飞轮7转动；在试验平台1的尾端设置执行机构6，执行机构6包括：

由伺服电机607驱动的双向丝杠605沿试验平台1的纵向布置，并有加载螺母612和移动台驱动螺母610一一对应配合设置在双向丝杠605的左旋螺纹段和右旋螺纹段上，图4所示；

在试验平台1的台面上沿纵向分别设置第一导槽10和第二导槽11；加载螺母612以第一导槽10为导向槽，能够在第一导槽10中沿纵向平移；以第二导槽11为支承导槽设置移动台604，移动台604与移动台驱动螺母610固联，并能够在移动台驱动螺母610的带动下在第二导槽11中沿纵向平移；

与飞轮轴81处在同轴位置上的花键轴602在尾部通过键603与移动台604固联，分离套筒601滑套在花键轴602上，在分离套筒601与花键轴602之间能够形成轴向相对滑动；

设置竖直平面中的加载杠杆611，其阻力端铰接在分离套筒601的尾部，其动力端由加载螺母612的轴向移动提供纵向推动力，加载杠杆611利用转动销铰接在移动台604中前端凸伸的支架上，以转动销为加载杠杆611的转动支点；

分离套筒601的前端与离合器分离轴承54相抵触，试验飞轮7与试验离合器盖55通过螺钉连接，离合器从动盘总成51的花键孔套装在花键轴602上，并可在花键轴602上轴向移动。

具体实施中，如图1、图2和图3所示，PLC控制器2、变频器3和调速电机4固定设置在试验平台1的前端，调速电机4的电机输出轴沿试验平台1的纵向布置；试验飞轮7的飞轮轴81与调速电机4的电机输出轴联轴构成传动机构8，具体是将飞轮轴81的一端通过联轴器9与调速电机4的电机输出轴联轴，飞轮轴81的另一端与法兰83通过第一键84固定连接，法兰83与试验飞轮7通过螺栓固定连接，如图5所示；在试验平台1上固定设置飞轮轴支座85，在飞轮轴支座85的中心设置有轴承82，飞轮轴81支承在轴承82中，这一结构形式牢固可靠，便于拆装。

调速电机4采用三相异步电机，将三相异步电机连接到变频器3，构成调速电机，在PLC控制器2的控制下实时提供试验所需的转速，在联轴器9上设置有转速传感器12，用于测量试验过程中三相异步电机的实际转速。

伺服电机607同样由PLC控制器2进行控制，在试验平台1上固定设置的丝杠支座609，在丝杠支座609中设置丝杠轴承606，双向丝杠605穿过丝杠轴承606，并在丝杠轴承606中得到支承；双向丝杠605通过丝杠联轴器608与伺服电机607的输出轴联轴，由伺服电机607驱动双向丝杠605的转动。

实验过程：

伺服电机607通过丝杠联轴器608驱动双向丝杠605的转动，移动台驱动螺母610和加载螺母612由于和双向丝杠605因螺纹啮合而相向运动。

安装试验离合器5和试验飞轮7：在PLC控制器2的控制下，伺服电机607正转，带动移动台驱动螺母610和加载螺母612向对移动，当移动台驱动螺母610驱动移动台604到达试验离合器5和试验飞轮7的安装位置时，伺服电机607停止转动，进行试验离合器5和试验飞轮7。

在验离合器5和试验飞轮7安装完毕后，按如下步骤进行试验操作：

步骤1：启动伺服电机607正转，利用加载螺母612对双向丝杠605进行加载从而驱动试验离合器5中从动盘总成51和压盘52完全分离；因移动台驱动螺母610和加载螺母612为相对运动，因此，由伺服电机607带动移动台驱动螺母610和加载螺母612的移动距离为试验离合器5分离行程的一半即可，这一方式也缩短了试验时间。

步骤2：在试验离合器5完全分离的状态下，控制变频器3启动调速电机4，驱动试验飞轮7达到并保持在试验所需的转速；随后，由控制器控制伺服电机607反转，驱动移动台驱动螺母610和加载螺母612相背移动到达指定位移，使试验离合器5处在发生滑磨的状态下。

步骤3：当试验离合器5滑磨达到额定时间，伺服电机607驱动移动台驱动螺母610和加载螺母612相对移动设定的距离，使试验离合器5完全分离，滑磨试验结束。

在试验离合器5和试验飞轮7冷却达到室温后即可进行下一次试验。

Claims (4)

1.一种离合器及发动机飞轮热冲击试验机，其特征是呈水平设置试验平台(1)；

在试验平台(1)的中部支撑试验飞轮(7)和试验离合器(5)，利用调速电机(4)通过飞轮轴(81)驱动试验飞轮(7)的转动；在所述试验平台(1)的尾端设置执行机构，所述执行机构包括：

由伺服电机(607)驱动的双向丝杠(605)沿试验平台(1)的纵向布置，并有加载螺母(612)和移动台驱动螺母(610)一一对应配合设置在双向丝杠(605)的左旋螺纹段和右旋螺纹段上；

在所述试验平台(1)的台面上沿纵向分别设置第一导槽(10)和第二导槽(11)；所述加载螺母(612)以所述第一导槽(10)为导向槽，能够在所述第一导槽(10)中沿纵向平移；以所述第二导槽(11)为支承导槽设置移动台(604)，所述移动台(604)与移动台驱动螺母(610)固联，并能够在移动台驱动螺母(610)的带动下在所述第二导槽(11)中沿纵向平移；

与飞轮轴(81)处在同轴位置上的花键轴(602)在尾部通过键(603)与移动台(604)固联，分离套筒(601)滑套在所述花键轴(602)上，在所述分离套筒(601)与花键轴(602)之间能够形成轴向相对滑动；

分离套筒(601)的前端与离合器分离轴承(54)相抵触，试验飞轮(7)与试验离合器盖(55)通过螺钉连接，离合器从动盘总成(51)的花键孔套装在花键轴(602)上，并可在花键轴(602)上轴向移动；

设置竖直平面中的加载杠杆(611)，其阻力端铰接在分离套筒(601)的尾部，其动力端由加载螺母(612)的轴向移动提供纵向推动力，加载杠杆(611)利用转动销铰接在移动台(604)中前端凸伸的支架上，以所述转动销为加载杠杆(611)的转动支点。

2.根据权利要求1所述的离合器及发动机飞轮热冲击试验机，其特征是：所述调速电机(4)固定设置在所述试验平台(1)的前端，调速电机(4)的电机输出轴沿试验平台(1)的纵向布置；所述试验飞轮(7)的飞轮轴(81)与调速电机(4)的电机输出轴联轴。

3.根据权利要求2所述的离合器及发动机飞轮热冲击试验机，其特征是：所述飞轮轴(81)的一端通过联轴器(9)与调速电机(4)的电机输出轴联轴，飞轮轴(81)的另一端与法兰(83)通过第一键(84)固定连接，所述法兰(83)与试验飞轮(7)通过螺栓固定连接。

4.一种权利要求1所述的离合器及发动机飞轮热冲击试验机的试验方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：启动伺服电机(607)正转，利用加载螺母(612)对双向丝杠(605)进行加载从而驱动试验离合器(5)中从动盘总成(51)和压盘(52)完全分离；

步骤2：在试验离合器(5)完全分离的状态下，控制变频器(3)启动调速电机(4)，驱动试验飞轮(7)达到并保持在试验所需的转速；随后，由控制器控制伺服电机(607)反转，驱动移动台驱动螺母(610)和加载螺母(612)相背移动到达指定位移，使试验离合器(5)处在发生滑磨的状态下；

步骤3：当试验离合器(5)滑磨达到额定时间，伺服电机(607)驱动移动台驱动螺母(610)和加载螺母(612)相对移动设定的距离，使试验离合器(5)完全分离，滑磨试验结束。