CN107024350A - 大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台 - Google Patents

Abstract

大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台，属于超越离合器性能测试技术领域。液压马达与扭矩传感器通过联轴器一连接，离合器内环一端通过联轴器二与扭矩传感器连接，离合器内环另一端、胀紧套及离合器外环均设置在传动轴的安装孔内，离合器外环通过楔块与离合器内环连接，离合器外环与传动轴之间通过胀紧套连接，润滑外圈密封环套装在传动轴外表面上，润滑外圈的进油口依次通过传动轴的中心油路及过渡腔与安装孔相通，雾化喷嘴安装在传动轴的中心油路上，传动轴另一端通过联轴器三与电磁粉制动器连接，轴加速度振动传感器安装在轴承座的顶端面上，伺服电机通过联轴器四与电磁粉制动器连接。

Description

大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台

技术领域

本发明涉及一种超越离合器疲劳测试综合试验台，属于超越离合器性能测试技术领域。

背景技术

超越离合器的主要作用是确保动力只能从输入轴传到输出轴，根据输入轴和输出轴的运动状态，主要有楔合、超越、过载三种工作状态。由于其结构紧凑、负载能力强、动态响应快、工作转速大，被广泛应用到工程领域，如直升机传动系统。

随着超越离合器的广泛应用，设计能够测试超越离合器疲劳程度的试验台显得愈来愈重要。只有满足或接近设计工作周期，超越离合器(以下简称离合器)才能可靠地应用到工程领域。国内对于超越离合器的研究起步较晚，虽然已经提出了离合器几何参数设计的方法，经过校核满足材料的许用接触应力和屈服强度，但是离合器的工作属于弹性动力学范围，接触面的应力分析呈现非线性，甚至还需考虑流体润滑的影响。仅仅停留在理论计算和软件仿真层面是不行的，我们需要一个试验台来测试离合器的各种工作性能，尤其是对于疲劳磨损程度的测试。

现在已有的测试离合器性能的试验台，仅仅是在内外环处于不同的转速差下测试离合器的超越、楔合性能，不仅实验次数少，每组实验做完后须对离合器分解检验，比较麻烦。尽管有的试验台设计了楔合实验的疲劳检验，但是离合器的磨损不仅仅是由于楔合下的碰撞冲击造成的，超越状态下的相对运动磨损也占很大一部分。离合器的楔合磨损由扭矩冲击和速度冲击来决定，超越磨损则由接触表面的压力分布和相对速度决定。

发明内容

本发明的目的在于克服现有测试超越离合器性能的试验装置存在的上述问题，提供一种大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台，该试验台能够测试超越离合器楔合疲劳磨损和超越磨损，根据磨损与溜滑角的关系测量楔块的磨损程度，克服了分解检测方法的繁琐。

实现上述目的，本发明的技术方案是：

大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台，它包括离合器内环动力输入装置、离合器内外环连接装置、离合器润滑装置、离合器外环动力输入装置、底座、联轴器二、联轴器三及三轴加速度振动传感器；所述的离合器内环动力输入装置包括液压马达、液压马达支座、联轴器一、扭矩传感器及扭矩传感器支座，所述的离合器内外环连接装置包括两个轴承支座、离合器内环、传动轴、轴承座、角接触球轴承、楔块、胀紧套及离合器外环，所述的离合器润滑装置包括固定板、进油口、出油口、润滑外圈及雾化喷嘴，所述的离合器外环动力输入装置包括电磁粉制动器、联轴器四、伺服电机、电机支座及制动器支座；

所述的液压马达通过液压马达支座固定在底座上，所述的扭矩传感器通过扭矩传感器支座固定在底座1上，液压马达与扭矩传感器通过联轴器一连接；所述的离合器内环通过两个轴承支座内的轴承进行轴向和径向定位，所述的两个轴承支座固定在底座上，离合器内环一端通过联轴器二与扭矩传感器连接，所述的传动轴一端设有安装孔，离合器内环另一端、胀紧套及离合器外环均设置在传动轴的安装孔内，离合器外环通过楔块与离合器内环连接，所述的传动轴通过角接触球轴承安装在轴承座上，所述的轴承座固定在底座上，离合器外环与传动轴的安装孔之间通过胀紧套连接；所述的润滑外圈密封环套装在传动轴外表面上，润滑外圈通过固定板连接到轴承座侧面上，润滑外圈上端设有进油口，传动轴内部设有中心油路和过渡腔，润滑外圈的进油口依次通过传动轴的中心油路及过渡腔与安装孔相通，所述的雾化喷嘴安装在传动轴的中心油路上并位于过渡腔内；传动轴的外圆周面设有与过渡腔相通的径向出油孔，底座上与过渡腔相对应位置设有油槽，所述的油槽与设置在底座外侧面上的出油口相通；传动轴另一端通过联轴器三与电磁粉制动器连接，所述的电磁粉制动器通过制动器支座固定在底座上，所述的轴加速度振动传感器安装在轴承座的顶端面上，所述的伺服电机通过电机支座固定在底座上，伺服电机通过联轴器四与电磁粉制动器连接；液压马达、扭矩传感器、离合器内环、传动轴、电磁粉制动器及伺服电机同轴设置。

本发明相对于现有技术的有益效果是：电磁粉制动器可以使离合器外环处于固定状态，液压马达对离合器内环施加转矩，使楔块与离合器内、外环逐渐楔合在一起，一段时间后，卸载转矩，在不同的转矩、不同的转位下重复试验，进行锁止楔合疲劳试验；电磁粉制动器不工作时，通过伺服电机和液压马达驱动，可以使离合器内、外环处于不同的转速，当离合器内环转速大于离合器外环转速时，离合器处于超越状态，一段时间后，停止液压马达的动力输出，离合器内环速度逐渐降低，直至离合器内、外环处于楔合状态，在不同的转速下重复多次试验，进行离合器超越磨损、运动楔合疲劳试验；离合器外环与传动轴通过胀紧套连接，对于不同型号的离合器，只需改变离合器外环的厚度，无需更换胀紧套和传动轴，胀紧套不仅方便拆卸、安装，其定心作用还保证了同轴度；传动轴与润滑外圈之间密封连接，传动轴内部的油路将润滑外圈油路与雾状喷嘴连接起来，雾状喷嘴将润滑油喷到离合器内、外环与楔块上进行润滑，无论传动轴是否高速旋转，该润滑方案均能完成对离合器的润滑；通过液压马达尾部的编码器和伺服电机内部的编码器检测离合器内、外环的旋转角度，离合器疲劳磨损越严重，楔块从开始楔合到完全楔合时，离合器内、外环的相对转角越大，通过液压马达尾部的编码器检测相对转角的大小，得出离合器的疲劳磨损程度。

本发明充分考虑了超越离合器在不同工况下的疲劳磨损，该试验台既可以进行静止冲击和运动冲击下的楔合试验，又可以完成超越磨损试验，通过溜滑角的大小判断离合器疲劳磨损程度，成功克服了现有试验台测量磨损工况单一，分解离合器检测疲劳程度方法的繁琐的缺点。

附图说明

图1为本发明的大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为传动轴的主剖视图；

图4为图3的A-A剖面图；

图5为图3的B-B剖面图；

图6为润滑外圈的主剖视图；

图7为图6的左视图；

图8为图6的俯视图；

图9为底座的俯视图；

图10为图9的C-C剖面图；

图11为图1的E处局部放大图。

图中：底座1、油槽1-1、液压马达2、液压马达支座3、联轴器一4a、联轴器二4b、联轴器三4c、联轴器四4d、扭矩传感器5、扭矩传感器支座6、轴承支座7、离合器内环8、传动轴9、安装孔9-1、中心油路9-2、过渡腔9-3、圆环形油路9-4、径向出油孔9-5、三轴加速度振动传感器10、固定板11、进油口12、电磁粉制动器13、伺服电机14、电机支座15、制动器支座16、轴承座17、挡板18、出油口19、润滑外圈20、角接触球轴承21、雾化喷嘴22、楔块23、胀紧套24、离合器外环25。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1-图11所示，本实施方式记载了一种大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台，它包括离合器内环动力输入装置、离合器内外环连接装置、离合器润滑装置、离合器外环动力输入装置、底座1、联轴器二4b、联轴器三4c及三轴加速度振动传感器10；所述的离合器内环动力输入装置包括液压马达2、液压马达支座3、联轴器一4a、扭矩传感器5及扭矩传感器支座6，所述的离合器内外环连接装置包括两个轴承支座7、离合器内环8(为实心轴结构)、传动轴9、轴承座17、角接触球轴承21、楔块23、胀紧套24及离合器外环25，所述的离合器润滑装置包括固定板11、进油口12、出油口19、润滑外圈20及雾化喷嘴22，所述的离合器外环动力输入装置包括电磁粉制动器13、联轴器四4d、伺服电机14、电机支座15及制动器支座16；

所述的液压马达2通过液压马达支座3固定在底座1上，所述的扭矩传感器5通过扭矩传感器支座6固定在底座1上，液压马达2与扭矩传感器5通过联轴器一4a连接(通过液压马达2尾部的编码器及扭矩传感器5可以实时检测施加于离合器内环8的旋转力矩及离合器内环8的转速)；所述的离合器内环8通过两个轴承支座7内的轴承进行轴向和径向定位，所述的两个轴承支座7固定在底座1上，离合器内环8一端通过联轴器二4b与扭矩传感器5连接，所述的传动轴9一端设有安装孔9-1，离合器内环8另一端、胀紧套24及离合器外环25均设置在传动轴9的安装孔9-1内，离合器外环25通过楔块23与离合器内环8连接，所述的传动轴9通过角接触球轴承21(进行定位)安装在轴承座17上，所述的轴承座17固定在底座1上，离合器外环25与传动轴9的安装孔9-1之间通过胀紧套24连接(胀紧套24对中性好，强度高，超载情况下还具有保护作用)；所述的润滑外圈20密封环套装在传动轴9外表面上，润滑外圈20通过固定板11连接到轴承座17侧面上，润滑外圈20上端设有进油口12，传动轴9内部设有中心油路9-2和过渡腔9-3，润滑外圈20的进油口12依次通过传动轴9的中心油路9-2及过渡腔9-3与安装孔9-1相通，所述的雾化喷嘴22安装在传动轴9的中心油路9-2上并位于过渡腔9-3内；传动轴9的外圆周面设有与过渡腔9-3相通的径向出油孔9-5，底座1上与过渡腔9-3相对应位置设有油槽1-1，所述的油槽1-1与设置在底座1外侧面上的出油口19相通；传动轴9另一端通过联轴器三4c与电磁粉制动器13连接，所述的电磁粉制动器13通过制动器支座16固定在底座1上，所述的轴加速度振动传感器10安装在轴承座17的顶端面上(用于检测离合器运行时的振动状态)，所述的伺服电机14通过电机支座15固定在底座1上，伺服电机14通过联轴器四4d与电磁粉制动器13连接；液压马达2、扭矩传感器5、离合器内环8、传动轴9、电磁粉制动器13及伺服电机14同轴设置。

本实施方式中的润滑外圈20与传动轴9之间通过密封圈密封，电磁粉制动器13在锁止楔合疲劳试验中可以锁住传动轴9，进而使离合器外环25处于静止状态。

本实施方式中，电磁粉制动器13可以使离合器外环25处于固定状态，液压马达2对离合器内环8施加转矩，使楔块23与离合器内、外环逐渐楔合在一起，一段时间后，卸载转矩，在不同的转矩、不同的转位下重复试验，进行锁止楔合疲劳试验。

本实施方式中，电磁粉制动器13不工作时，通过伺服电机14和液压马达2驱动，可以使离合器内、外环处于不同的转速，当离合器内环8转速大于离合器外环25转速时，离合器处于超越状态，一段时间后，停止液压马达2的动力输出，离合器内环8速度逐渐降低，直至离合器内、外环处于楔合状态，在不同的转速、不同的超越时间、不同的离合器内、外环稳定转速差下重复多次试验，进行离合器超越磨损、运动楔合疲劳试验。

本实施方式中，通过液压马达2尾部的编码器和伺服电机14内部的编码器检测离合器内、外环的旋转角度，离合器疲劳磨损越严重，楔块23从开始楔合到完全楔合时，离合器内、外环的相对转角越大，通过液压马达2尾部的编码器检测相对转角的大小，得出离合器的疲劳磨损程度。

本实施方式中，传动轴9与润滑外圈20之间密封连接，传动轴9内部的油路将润滑外圈20油路与雾状喷嘴22连接起来，雾状喷嘴22将润滑油喷到离合器内、外环与楔块23上进行润滑，无论传动轴9是否高速旋转，该润滑方案均能完成对离合器的润滑。

本实施方式中，离合器外环25通过胀紧套24与传动轴9连接，对于不同型号的离合器，只需改变离合器外环25的厚度，无需更换胀紧套24和传动轴9，胀紧套24不仅方便拆卸、安装，其定心作用还保证了同轴度。

具体实施方式二：如图1、图3及图5所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述的传动轴9与润滑外圈20对应部分的外圆周面设有圆环形油路9-4，且所述的圆环形油路9-4上每隔90°设有一径向油路，所述的润滑外圈20的进油口12与圆环形油路9-4相对应设置，所有的所述的径向油路均与传动轴9的中心油路9-2相通。

具体实施方式三：如图1及图2所示，本实施方式是对具体实施方式一或二作出的进一步说明，所述的大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台还包括两个挡板18；所述的两个挡板18对称安装在传动轴9左右两外侧，两个挡板18均可拆卸固定在底座1上(起到一定的保护作用，还可以起到挡油的作用，防止油飞溅出去)。

工作原理：

进行锁止楔合疲劳试验时，通过调整比例减压阀(所述的比例减压阀安装在液压系统的集成阀体上，比例减压阀通过软管连接液压马达进出油口，为现有技术)在与扭矩传感器5数据的实时获取，控制液压马达2输出相应的转矩，此时电磁粉制动器13处于工作状态，离合器外环25固定。在转矩的作用下，离合器内环8与楔块23逐渐相对运动，楔块23开始进入楔合状态。由于离合器外环25固定，在接触应力的作用下，离合器内环8与楔块23的接触部位发生变形，一段时间后，液压马达2卸载，离合器内环8处于自由状态。此时，电磁粉制动器13停止工作，伺服电机14开始工作，带动传动轴9、离合器外环25转动一定的角度，离合器内环8在楔块23的楔合作用下同样转过一定的角度。经过液压马达2加载、卸载、伺服电机14转动一定角度，完成一次实验。在同样的加载转矩下重复多次试验，然后进行溜滑角测试，控制伺服电机14带动离合器外环25绕楔块23楔合方向转动一定角度，测量离合器内环8的转动角度，计算角度差。通过控制比例减压阀，在新的加载转矩下重新按照上述步骤进行锁止楔合疲劳试验，每完成一定转矩下的疲劳试验都要测试溜滑角的大小。对试验数据进行分析，得出离合器锁止楔合疲劳程度与实验次数、加载转矩之间的关系。

离合器运动楔合疲劳实验、超越磨损试验可以一起做，伺服电机14带动离合器外环25绕楔块23楔合方向转动，离合器内环8在楔块23楔合作用下也会转动，实时检测伺服电机14内部的编码器数据，控制离合器外环25处于一定的转速下。离合器内、外环转速稳定一段时间后，液压马达2工作，离合器内环8加速运动，此时离合器处于超越状态，实时检测液压马达2尾部的编码器数据，控制离合器内、外环转速差处于一定范围内。离合器在超越工况下运行一段时间后，液压马达2停止工作，离合器内环8做减速运动，直至与楔块23发生运动楔合作用，楔合状态稳定后，离合器内、外环又处于同转速运行状态。重复以上步骤，完成一定转速差下、一定外环转速下、一定超越时间下的多次试验。然后进行溜滑角测试，在离合器内、环处于稳定楔合状态下，伺服电机14带动离合器外环25做加速运动，与此同时，记录离合器内、环的角度变化情况。同样时间下，离合器内、外环转动的角度差即为楔合状态下的溜滑角。在试验中，我们需合理控制好离合器外环25稳定转速、离合器内、外环稳定转速差、离合器超越时间，多次重复实验，控制单一变量的变化，分别得出离合器的运动疲劳磨损与相应变量的关系。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台，其特征在于：它包括离合器内环动力输入装置、离合器内外环连接装置、离合器润滑装置、离合器外环动力输入装置、底座(1)、联轴器二(4b)、联轴器三(4c)及三轴加速度振动传感器(10)；所述的离合器内环动力输入装置包括液压马达(2)、液压马达支座(3)、联轴器一(4a)、扭矩传感器(5)及扭矩传感器支座(6)，所述的离合器内外环连接装置包括两个轴承支座(7)、离合器内环(8)、传动轴(9)、轴承座(17)、角接触球轴承(21)、楔块(23)、胀紧套(24)及离合器外环(25)，所述的离合器润滑装置包括固定板(11)、进油口(12)、出油口(19)、润滑外圈(20)及雾化喷嘴(22)，所述的离合器外环动力输入装置包括电磁粉制动器(13)、联轴器四(4d)、伺服电机(14)、电机支座(15)及制动器支座(16)；

所述的液压马达(2)通过液压马达支座(3)固定在底座(1)上，所述的扭矩传感器(5)通过扭矩传感器支座(6)固定在底座(1)上，液压马达(2)与扭矩传感器(5)通过联轴器一(4a)连接；所述的离合器内环(8)通过两个轴承支座(7)内的轴承进行轴向和径向定位，所述的两个轴承支座(7)固定在底座(1)上，离合器内环(8)一端通过联轴器二(4b)与扭矩传感器(5)连接，所述的传动轴(9)一端设有安装孔(9-1)，离合器内环(8)另一端、胀紧套(24)及离合器外环(25)均设置在传动轴(9)的安装孔(9-1)内，离合器外环(25)通过楔块(23)与离合器内环(8)连接，所述的传动轴(9)通过角接触球轴承(21)安装在轴承座(17)上，所述的轴承座(17)固定在底座(1)上，离合器外环(25)与传动轴(9)的安装孔(9-1)之间通过胀紧套(24)连接；所述的润滑外圈(20)密封环套装在传动轴(9)外表面上，润滑外圈(20)通过固定板(11)连接到轴承座(17)侧面上，润滑外圈(20)上端设有进油口(12)，传动轴(9)内部设有中心油路(9-2)和过渡腔(9-3)，润滑外圈(20)的进油口(12)依次通过传动轴(9)的中心油路(9-2)及过渡腔(9-3)与安装孔(9-1)相通，所述的雾化喷嘴(22)安装在传动轴(9)的中心油路(9-2)上并位于过渡腔(9-3)内；传动轴(9)的外圆周面设有与过渡腔(9-3)相通的径向出油孔(9-5)，底座(1)上与过渡腔(9-3)相对应位置设有油槽(1-1)，所述的油槽(1-1)与设置在底座(1)外侧面上的出油口(19)相通；传动轴(9)另一端通过联轴器三(4c)与电磁粉制动器(13)连接，所述的电磁粉制动器(13)通过制动器支座(16)固定在底座(1)上，所述的轴加速度振动传感器(10)安装在轴承座(17)的顶端面上，所述的伺服电机(14)通过电机支座(15)固定在底座(1)上，伺服电机(14)通过联轴器四(4d)与电磁粉制动器(13)连接；液压马达(2)、扭矩传感器(5)、离合器内环(8)、传动轴(9)、电磁粉制动器(13)及伺服电机(14)同轴设置。

2.根据权利要求1所述的大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台，其特征在于：所述的传动轴(9)与润滑外圈(20)对应部分的外圆周面设有圆环形油路(9-4)，且所述的圆环形油路(9-4)上每隔90°设有一径向油路，所述的润滑外圈(20)的进油口(12)与圆环形油路(9-4)相对应设置，所有的所述的径向油路均与传动轴(9)的中心油路(9-2)相通。

3.根据权利要求1或2所述的大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台，其特征在于：所述的大扭矩超越离合器疲劳测试综合试验台还包括两个挡板(18)；所述的两个挡板(18)对称安装在传动轴(9)左右两外侧，两个挡板(18)均可拆卸固定在底座(1)上。