CN204788947U - 一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,该试验台包括控制机构、动力机构、被测对象与数据采集机构、制动机构和液压辅助系统;被测对象与数据采集机构将采集到的被测对象状态数据、动机机构状态数据和液压辅助系统数据传输至控制机构和制动机构,由控制机构控制动力机构和液压辅助系统的工作;液压辅助系统将控制信息传输至制动机构。本实用新型能够对湿式离合器进行摩擦片磨损量和寿命测试,测试结果准确,测量方便,防止离合器摩擦部件因多次结合造成摩擦损毁,保证离合器测试可靠性。

Description

一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种离合器摩擦片磨损量测试系统,特别是关于一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台。
背景技术
[0002] 随着车辆传动装置高性能、高功率密度、高可靠性和高寿命的发展方向,湿式离合器作为自动变速系统和综合传动装置的核心部件之一,为满足车辆传动对较高的速度、负重载荷大、大功率的密度、较高的可靠性变速系统的需求,实现较高的效率、稳定性高、安全可靠和长寿命,并且能够更好地检测研究湿式离合器动态结合的特性,需对离合器摩擦片的摩擦磨损特性进行研究。
[0003] 综合传动湿式换挡离合器摩擦副由铜基粉末压制的内齿摩擦片和外齿对偶碟形钢片组成。摩擦片磨损程度将直接影响综合传动的可靠性和使用性能,离合器磨损是离合器摩擦副表面材料不断损伤的过程,离合器摩擦片磨损量常规测量方式是拆检后直接称重或测量厚度,这样虽然准确,但往往会破坏原有配合关系,且费时费力,一些学者曾对离合器磨损量的计算方法进行过研究,如李俊等利用能量磨损烈度的方法对摩擦片的磨损量进行了理论计算,张学勇等将磨损量表示成正压力的线性函数,利用理论分析和计算机仿真的方法计算了摩擦片磨损量随时间的变化情况,对离合器摩擦副进行磨损测试分析,对于解决由摩擦片过量磨损引起的离合器失效具有很高的理论指导意义和实用价值。然而,大多学者对磨损量的研究偏重于理论计算,而能够实际模拟整车运动状态,测量摩擦片磨损量的却很少。实验台动力采用直接驱动离合器输入轴方式,无柔性保护过渡环节,对设备易造成损伤。现有的试验台无在线检测传感系统,大部分采用离线分析方法对磨损和油液进行检测,不能实时监测离合器多次结合试验过程中摩擦片始终处于正常工作状态。
发明内容
[0004] 针对上述问题,本实用新型的目的是提供一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其能够对湿式离合器进行摩擦片磨损量和寿命测试,测试结果准确,测量方便,防止离合器摩擦部件因多次结合造成摩擦损毁,保证离合器测试可靠性。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型采取以下技术方案:一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其特征在于:其包括控制机构、动力机构、被测对象与数据采集机构、制动机构和液压辅助系统;所述被测对象与数据采集机构将采集到的被测对象状态数据、动机机构状态数据和液压辅助系统数据传输至所述控制机构和制动机构,由所述控制机构控制动力机构和液压辅助系统的工作;所述液压辅助系统将控制信息传输至所述制动机构;所述被测对象与数据采集机构包括两个转速转矩传感器、被测离合器包箱、油液在线监测传感器、散热器、温度传感器、压力传感器、集流环和数据采集卡;所述被测离合器包箱采用双轴结构,输入轴与输出轴之间采用一对减速齿轮进行传动连接,且输入轴与输出轴都采用空心轴结构;所述动力机构的输出端与所述被测离合器包箱输入轴同轴连接,所述被测离合器包箱输出轴连接所述制动机构,并在所述被测离合器包箱的输入轴和输出轴分别连接一个所述转速转矩传感器,两所述转速转矩传感器将采集到的转速转矩信号传输至所述控制机构;所述温度传感器设置在所述被测离合器包箱的摩擦片上,所述压力传感器设置在所述被测离合器包箱的压力盘上,两传感器输出端经布置在所述被测离合器包箱空心轴中的数据线连接至设置在被测离合器包箱输入轴端部的所述集流环,经所述集流环将采集到的数据传输至所述数据采集卡;所述液压辅助系统用于为所述被测离合器包箱提供压力油和冷却油,位于所述液压辅助系统与所述被测离合器包箱之间的油道上设置有所述油液在线监测传感器,所述油液在线监测传感器将采集到的油液磨损颗粒数量信号传输至所述数据采集卡,所述数据采集卡将接收到的数据传输至所述控制机构。
[0006] 所述制动机构包括第二可调惯量组和制动器;所述第二可调惯量组一端连接所述被测离合器包箱输出轴,另一端连接所述制动器,且所述制动器还连接至所述液压辅助系统。
[0007] 所述制动器采用制动盘制动器。
[0008] 所述动力机构包括油箱、电机、液压栗、液压马达和第一可调惯量组;所述电机输出端依次连接所述液压栗、液压马达和第一可调惯量组,所述电机由所述控制机构控制其转速,所述液压栗也由所述控制机构控制其工作,且所述液压栗的输入端连接所述油箱;所述第一可调惯量组的输出端与所述被测离合器包箱输入轴同轴连接。
[0009] 所述控制机构包括变频器、主控计算机、手动操作控制柜和排量控制器;所述数据采集卡将接收到的数据传输至所述主控计算机,两所述转速转矩传感器将采集到的转速转矩信号分别传输至所述主控计算机和手动操作控制柜;所述主控计算机根据接收到的数据信息分别控制所述变频器、排量控制器和液压辅助系统工作,通过所述变频器实现对所述电机转速的控制,通过所述排量控制器实现对所述液压栗的控制;所述手动操作控制柜连接至所述液压辅助系统,通过所述手动操作控制柜控制所述液压辅助系统工作。
[0010] 本实用新型由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本实用新型以电机作为动力源,液压马达模拟车辆发动机,以惯量、制动器模拟车辆在启动、爬坡、制动时的工作状态,为湿式离合器各种性能的测试提供了必要条件。2、本实用新型采用将电机与液压栗连接,液压栗与液压马达连接,保证电机在离合器制动情况下还可以安全运转,采用这样的液压连接动力方式,结合柔性度高,在研究静摩擦状态时,输出端处于制动状态,输入端转速会急速降至零,采用液压马达驱动可对电机进行保护,防止制动时对电机的损伤。3、本实用新型被测离合器包箱前后均设有可调惯量组,模拟整车测试时可提供附加载荷,使该测试系统更贴合实际工况,测试更准确。4、本实用新型的被测离合器包箱与液压辅助系统的循环油道设有油液在线监测传感器,在被测离合器多次结合过程中,实时监测液压油中的金属颗粒含量,防止离合器摩擦部件因多次结合造成摩擦损毁,保证离合器测试可靠性。5、本实用新型测量数据准确,并且测量方便,各个部件分布比较分散,产生的热量不容易堆积,而且液压马达驱动系统与液压控制系统两个油箱不相关,检测与动力提供互不影响。本实用新型可以广泛在湿式离合器控制领域中应用。
附图说明
[0011] 图1是本实用新型的测试试验台结构示意图;
[0012] 图2是本实用新型的测试方法流程示意图。
具体实施方式
[0013] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0014] 如图1所示,本实用新型提供一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其包括控制机构、动力机构、被测对象与数据采集机构、制动机构和液压辅助系统。被测对象与数据采集机构将采集到的被测对象状态数据、动机机构状态数据和液压辅助系统数据传输至控制机构和制动机构,由控制机构控制动力机构和液压辅助系统的工作;液压辅助系统将控制信息传输至制动机构。
[0015] 动力机构包括油箱、电机、液压栗、液压马达和第一可调惯量组。电机输出端依次连接液压栗、液压马达和第一可调惯量组,电机由控制机构控制其转速,液压栗也由控制机构控制其工作,且液压栗的输入端连接油箱。第一可调惯量组的输出端连接被测对象与数据采集机构。
[0016] 被测对象与数据采集机构包括两个转速转矩传感器、被测离合器包箱、油液在线监测传感器、散热器、温度传感器、压力传感器(图中未示出)、集流环和数据采集卡;其中,被测离合器包箱采用双轴结构,输入轴与输出轴之间采用一对减速齿轮进行传动连接,且输入轴与输出轴都采用空心轴结构。第一可调惯量组的输出端与被测离合器包箱输入轴同轴连接,被测离合器包箱输出轴连接制动机构,并在被测离合器包箱的输入轴和输出轴分别连接一个转速转矩传感器,两转速转矩传感器将采集到的转速转矩信号传输至控制机构。温度传感器设置在被测离合器包箱的摩擦片上,压力传感器设置在被测离合器包箱的压力盘上,两传感器输出端经布置在被测离合器包箱空心轴中的数据线连接至设置在被测离合器包箱输入轴端部的集流环,经集流环将采集到的数据传输至数据采集卡。液压辅助系统用于为被测离合器包箱提供压力油和冷却油,位于液压辅助系统与被测离合器包箱之间的油道上设置有油液在线监测传感器,油液在线监测传感器将采集到的油液磨损颗粒数量信号传输至数据采集卡,数据采集卡将接收到的数据传输至控制机构。
[0017] 制动机构用于对被测离合器包箱输出轴实现制动功能,其包括第二可调惯量组和制动器。第二可调惯量组一端连接被测离合器包箱输出轴,另一端连接制动器,且制动器还连接至液压辅助系统,由液压辅助系统驱动其工作。
[0018] 控制机构包括变频器、主控计算机、手动操作控制柜和排量控制器。数据采集卡将接收到的数据传输至主控计算机,两转速转矩传感器将采集到的转速转矩信号分别传输至主控计算机和手动操作控制柜。主控计算机根据接收到的数据信息分别控制变频器、排量控制器和液压辅助系统工作,通过变频器实现对电机转速的控制,通过排量控制器实现对液压栗的控制。手动操作控制柜连接至液压辅助系统,在主控计算机出现故障时,可以通过手动操作控制柜控制液压辅助系统工作。
[0019] 上述实施例中,制动器采用制动盘制动器,制动器包括固定在被测离合器包箱输出轴上的制动盘和固定在支座底架上的制动片,制动片由液压辅助系统中的液压油驱动。
[0020] 综上所述,本实用新型的测试试验台在使用时,电机直接驱动液压栗,液压栗向液压马达输出压力油,主控计算机通过控制液压栗上的排量来控制转速。被测离合器包箱输入轴由液压马达驱动,被测离合器包箱输入轴通过齿轮传动与输出轴连接,被测离合器包箱即可对被测离合器进行测试。通过主控计算机或手动操作控制柜控制液压栗或液压辅助系统供油,液压栗或液压辅助系统为被测离合器包箱结合提供压力油,压力油进入被测离合器包箱,被测离合器包箱结合。被测离合器包箱结合后,摩擦片上的温度传感器采集的信号通过集流环传给数据采集卡,由数据采集卡传给主控计算机,完成对摩擦片磨损量的测试。
[0021] 本实用新型还提供一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试方法,该方法包括对摩擦片静摩擦力矩和静摩擦系数的测试、对摩擦片动摩擦力矩和动摩擦系数的测试以及对湿式离合器摩擦片的磨损量测试试验。其中:
[0022] I)静摩擦力矩和静摩擦系数的测试:
[0023] 主控计算机控制变频器使电机保持额定转速,并通过排量控制器调节液压栗排量,使其在低速的状态下运行,此时,电机转速高,但液压马达转速低,转矩大,测量湿式离合器静摩擦力矩和静摩擦系数。对湿式离合器进行磨合,使摩擦片接触面积达到80%,再使对湿式离合器处于结合状态,制动器使对湿式离合器输出端制动,然后缓慢调节液压马达输出转速,当液压马达输出转速调到对湿式离合器输入轴开始打滑,此时的力矩和压力即为需测量的静摩擦力矩和正压力。
[0024] 2)动摩擦力矩和动摩擦系数的测定:
[0025] 电机在额定转速的状态下运行,增大液压马达排量,带动第一可调惯量组高速旋转,此时转矩小,转速大,测量湿式离合器动摩擦力矩和动摩擦系数。调节液压马达排量控制转速,使湿式离合器输入轴到达3000r/min,湿式离合器结合并保持高速运转,关闭电机电源,并使制动器制动,湿式离合器输出轴制动,输入轴在第一可调惯量组的带动下继续旋转,使摩擦片产生滑摩,此时测得的转矩即为被测湿式离合器包箱输出端固定、输入端以不同转速强制滑摩时的动摩擦转矩。
[0026] 3)如图2所示,离合器摩擦片的磨损量测试试验:
[0027] 3.1)启动电机,由主控计算机控制液压马达使其在不同转速情况下,对湿式离合器进行多次(平均30s/次)结合测试,结合时间根据预先设定的结合压力进行调整,结合压力不同滑摩时间不同,磨损量也不同,结合压力小,滑摩时间长,结合压力大,滑摩时间短。
[0028] 3.2)判断是否为设定的结合压力,是则开始调速,反之将结合压力调节为设定值后开始调速。本实施例中对湿式离合器摩擦片磨损进行一次测量时采用结合800次,为了更好的模拟离合器工作状态,800次结合采用多次分组,不同结合压力,不同转速下测试,共分四组,每200次/组。
[0029] 其中,四组设定结合压力值分别为第一组压力为0.3Mpa、第二组压力为0.6Mpa、第三组压力为1.2Mpa以及第四组压力为1.4Mpa,在固定结合压力的情况下,四组转速分别为第一组转速为800r/min、第二组转速为1200r/min、第三组转速为1600r/min以及第四组转速为 2000r/min。
[0030] 3.3)主动计算机控制液压马达排量,调节转速使其输出转速为800r/min,控制湿式离合器结合,并计数到达200次后,若此时油液在线监测传感器出现报警,则关闭电机,检查湿式离合器包箱,若没有报警则抽取油样进行测量,并且调节湿式离合器包箱输出转速为1200r/min,进行第二组测试试验,以此类推进行第三组和第四组测试试验。
[0031] 3.4)完成800次试验后,拆开湿式离合器包箱,取出摩擦片进行磨损量测量,并更换摩擦片,再调节压力值(此次压力值与之前步骤设定的压力值不同),进行试验,这样对湿式离合器摩擦片进行了单一变量试验,可以更好的描述摩擦片和湿式离合器的可靠性与安全性。
[0032] 上述步骤3.4)中,磨损量测量有三种方法:
[0033] 第一种测厚度:将湿式离合器包箱拆开,取出摩擦片洗净,多取几个点测量摩擦片厚度,取平均值。
[0034] 第二种称重:在湿式离合器包箱安装摩擦片之前,称摩擦片的重量,测试后取出摩擦片洗净,称重,差值即为磨损量。
[0035] 第三种取出湿式离合器包箱内的油液试样,对油液中的金属颗粒含量进行光谱分析,按比例算出摩擦片的磨损量。本实施例中优选第三种测试方法。
[0036] 上述各实施例仅用于说明本实用新型,各部件、连接关系都是可以有所变化的,在本实用新型技术方案的基础上,凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换,均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其特征在于:其包括控制机构、动力机构、被测对象与数据采集机构、制动机构和液压辅助系统;所述被测对象与数据采集机构将采集到的被测对象状态数据、动机机构状态数据和液压辅助系统数据传输至所述控制机构和制动机构,由所述控制机构控制动力机构和液压辅助系统的工作;所述液压辅助系统将控制信息传输至所述制动机构; 所述被测对象与数据采集机构包括两个转速转矩传感器、被测离合器包箱、油液在线监测传感器、散热器、温度传感器、压力传感器、集流环和数据采集卡;所述被测离合器包箱采用双轴结构,输入轴与输出轴之间采用一对减速齿轮进行传动连接,且输入轴与输出轴都采用空心轴结构;所述动力机构的输出端与所述被测离合器包箱输入轴同轴连接,所述被测离合器包箱输出轴连接所述制动机构,并在所述被测离合器包箱的输入轴和输出轴分别连接一个所述转速转矩传感器,两所述转速转矩传感器将采集到的转速转矩信号传输至所述控制机构;所述温度传感器设置在所述被测离合器包箱的摩擦片上,所述压力传感器设置在所述被测离合器包箱的压力盘上,两传感器输出端经布置在所述被测离合器包箱空心轴中的数据线连接至设置在被测离合器包箱输入轴端部的所述集流环,经所述集流环将采集到的数据传输至所述数据采集卡;所述液压辅助系统用于为所述被测离合器包箱提供压力油和冷却油,位于所述液压辅助系统与所述被测离合器包箱之间的油道上设置有所述油液在线监测传感器,所述油液在线监测传感器将采集到的油液磨损颗粒数量信号传输至所述数据采集卡,所述数据采集卡将接收到的数据传输至所述控制机构。
2.如权利要求1所述的一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其特征在于:所述制动机构包括第二可调惯量组和制动器;所述第二可调惯量组一端连接所述被测离合器包箱输出轴,另一端连接所述制动器,且所述制动器还连接至所述液压辅助系统。
3.如权利要求2所述的一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其特征在于:所述制动器采用制动盘制动器。
4.如权利要求1〜3任一项所述的一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其特征在于:所述动力机构包括油箱、电机、液压栗、液压马达和第一可调惯量组;所述电机输出端依次连接所述液压栗、液压马达和第一可调惯量组,所述电机由所述控制机构控制其转速,所述液压栗也由所述控制机构控制其工作,且所述液压栗的输入端连接所述油箱;所述第一可调惯量组的输出端与所述被测离合器包箱输入轴同轴连接。
5.如权利要求4所述的一种湿式离合器摩擦片磨损量的测试试验台,其特征在于:所述控制机构包括变频器、主控计算机、手动操作控制柜和排量控制器;所述数据采集卡将接收到的数据传输至所述主控计算机,两所述转速转矩传感器将采集到的转速转矩信号分别传输至所述主控计算机和手动操作控制柜;所述主控计算机根据接收到的数据信息分别控制所述变频器、排量控制器和液压辅助系统工作,通过所述变频器实现对所述电机转速的控制,通过所述排量控制器实现对所述液压栗的控制;所述手动操作控制柜连接至所述液压辅助系统,通过所述手动操作控制柜控制所述液压辅助系统工作。
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