新型液體粘性測功機的製作方法

2023-10-31 03:01:42 1

專利名稱：新型液體粘性測功機的製作方法
技術領域：
新型液體粘性測功機技術領域本發明涉及於可控加載設備的技術領域，是一種低速大扭矩液體粘性加載設備，可用於電 機加載試驗臺、發動機測功試驗及作其它測功用途的場合。
技術背景液粘測功機是利用液粘傳動技術(即HVD技術)發展起來的一種新型測功裝置。屬於 HVD技術在又一新領域的應用，是一種新型測功機，它利用兩組摩擦片之間的油膜剪切作用 產生阻力並將輸入功率以熱量的形式散失到潤滑油當中，再通過潤滑油的循環冷卻作用將熱 量散失到外界。其主要特點是低速時或零速時能發出額定轉矩或相當於幾倍的額定轉矩，轉 動慣量小，響應快，響應時間不超過200到300ms，適合動態試驗。它既不同於以往的HVD 產品，又不同於現有的傳統測功機，關於這種測功機的研究工作，國內研究的很少，主要集 中在北京理工大學，還有上海交通大學、起重機械研究所、上海船用柴油機研究所以及杭州 齒輪箱廠等單位，而國外公開介紹這方面的文獻也很少。1995年，北京理工大學車輛傳動實驗室將HVD技術首次應用於測功裝置，自行開發了 40kW試驗臺和630kW液粘測功機試驗臺，在液粘測功機理論與控制技術方面進行了一定的 研究。其中40kW液粘測功機結構類似早期的普通溼式離合器，有兩組摩擦片分別與主動軸和 被動軸通過花鍵套在一起，主動摩擦片通過花鍵套在主動軸上，沿軸向可自由移動。被動摩 擦片通過花鍵套在被動鼓上，被動鼓通過一拉壓傳感器在底座上固定不動。潤滑油由主動軸 進入，從各摩擦片之間的縫隙向四周流出，主動片與從動片間形成油膜，通過油膜的剪切作 用產生制動扭矩；通過調節活塞缸中的控制油壓，控制活塞的行程，從而控制摩擦片間的油 膜厚度，最終實現控制制動扭矩的目的。630kW液粘測功機的結構設計成雙側同時加載形式，加大了測功機的輸出轉矩；將電液 比例溢流閥直接設計到測功機本體上，減小電液比例溢流閥的設定壓力，主動摩擦片間採用分離彈簧使摩擦片分離，減小了帶排扭矩。綜合國內外對液粘測功機的研究主要側重於以下幾方面 (1)液粘測功機機械結構及工作機理研究從現有的且技術比較成熟的液粘調速離合器入手，詳細分析和研究了被動部分不動的液 粘測功機油膜壓力、承載力和穩定性；分析研究了潤滑油膜剪切產生的轉矩；並進行了40kW液粘測功機的總體設計、摩擦副和活塞回位彈簧的設計。文獻[26]除對40kW液粘測功機的油膜剪切範圍和傳遞轉矩偏差進行一定的研究外，重點 研究了帶排轉矩理論分析了產生帶排轉矩的原因，並提出了減小帶排轉矩的方法，最後用 摩擦副外徑和摩擦副數二參數對帶排轉矩進行機械優化設計研究；通過對帶排轉矩理論的深 入研究，進一步優化了液粘測功機的結構，首次採用了液壓回位方式和橡膠分離彈簧使得帶 排轉矩得到了極大改善；設計了潤滑冷卻油路系統和控制油路系統，使得液粘測功機系統進 一步完善。(2)液粘測功機控制特性及控制方案研究 文獻[22]建立了基於xPC目標環境的實時測控系統，利用監督計算機模式實現了實時測 控系統，利用監督計算機模式實現了實時控制，在分析液粘測功機原理控制系統特性基礎上， 採用多參數預測控制算法建立了液粘測功機的閉環控制系統，實現恆扭矩控制，使動態控制 特性響應得到了提高。文獻[28]結合630kW車輛傳動試驗臺測控系統的建設，在WindowsNT系統平臺上建立了 具有虛擬儀表特徵的數據採集系統；建立了大功率液粘測功機各主要部件的動態數學模型 包括活塞和壓盤的動力學模型，基於傳統理論的經典帶排轉矩模型和輸出轉矩模型，類比溼 式摩擦片的輸出轉矩模型，並在一定假設的基礎上得到了簡化的液粘測功機動態模型；在分 析液粘測功機的理論模型和開環階躍響應實驗數據的基礎上採用工控領域先進的動態矩陣控 制算法構造P-DMC控制器，響應速度得到一定提高，但穩定性稍差。文獻[25]針對液粘傳動存在三個傳動區域這個特點首次引用自動整定技術，提出增益調 度法，對液粘測功機的閉環控制、數字PID控制理論作了初步的研究，並設計了控制器的硬 件和軟體電路。效果證明，閉環控制減少了HVD不穩定區，極大改善了帶排轉矩和輸出轉矩 的波動。文獻[29]針對由於測功機加工精度和其他因素造成的理論模型的不確定性，基於大量試 驗數據，通過系統辨識的方法建立了液粘測功機的動態數學模型；針對液粘測功機輸出轉矩 與輸入電壓呈一定程度的非線性關係的特點，而簡單的線性化假設與實際系統誤差較大，所 以進行非線性校正，並且考慮系統的流量特性和和非線性特性對模型進行修正，經過仿真和 校驗，該模型能較好的反映實際系統的動態特性；採用基於Hammerstein模型的廣義預測控 制算法對液粘測功機進行在線、滾動優化、反饋矯正控制進行了一定的探討。發明內容本發明的目的是提供一種新結構的能實現連續加載的液體粘性測功機，可以用於電機加 載試驗臺、發動機測功試驗及作其它測功用途的場合，目的是提高測試精度和儘量拓寬測試 範圍，同時能保證平穩加載。其技術解決方案如下一種液體粘性測功機，其有如下結構 A、所述液體粘性測功機有一殼體，所述殼體內設有一端伸出殼體的傳動軸，所述殼體內還設有至少兩個加載單元，所述加載單元包含有與箱體固定聯接的缸體，所述缸體套設在所述 傳動軸上，所述缸體內腔與傳動軸的相應部分之間為液密封結構，所述缸體上開設有連通缸 體內腔的進油口和回油口；B、 所述缸體內嵌裝有沿傳動軸軸向布置的靜摩擦片組，所述靜摩擦片組可沿軸向左右滑移， 所述傳動軸上相應於靜摩擦片組嵌裝有動摩擦片組，且靜、動摩擦片組的摩擦片間隔交錯布 置；C、 所述缸體內相應於靜摩擦片設置有活塞，活塞在朝向靜摩擦片組的一側開設有盲孔，盲 孔內設有回位彈簧，活塞的另一側與缸體相應部分之間圍包成一個密封的加壓油腔，所述加 壓油腔開設有油口。採用上述結構的測功機，在使用時，先把原動機的輸出端與傳動軸傳動聯接，則原動機 可帶動傳動軸從而帶動嵌裝在傳動軸上的動摩擦片轉動，同時通過缸體進油口和出油口使潤 滑油在缸體內腔循環，即使靜、動摩擦片間充滿潤滑油並靠潤滑油及時帶走摩擦所產生的熱 量，此時可向加壓油腔中住入控制油，使活塞推動靜摩擦片組向動摩擦片組方向滑移，使靜、 動摩擦片間的間隙減小，則此時靜、動摩擦片間油膜厚度減小，迫使靜摩擦片組通過潤滑油 加在動摩擦片上的阻力矩增大，通過上述方法即可調節本實用新型對於原動機的阻力矩大小。 當測定小功率原動機時只需使用一個或部分加載單元即可，每個加載單元的缸體級加壓油腔 都有各自獨立的進油口和回油口，可實現單獨控制，即每個加載單元的控制油和潤滑油可分 別打入，可以單個加載又可多單元同時加載，當對小功率設備加載時，只用單個加載，此時 該加載單元的控制油與潤滑油打入，其他加載單元處於空載運轉，當需測定較大功率的原動 機時，即可啟用其他的加載單元進行加載。加壓油腔的的加壓油泵有變頻電機驅動，可實現 控制油量的無級控制，利於平穩加載。本實用新型在工作時，靜、動摩擦片間無直接接觸，其是通過靜、動摩擦片間形成的油 膜產生剪切制動力，通過改變加壓油腔中的油壓與回位彈簧配合，改變活塞的位置從而改變 靜、動摩擦片間的距離，即改變靜、動摩擦片間的油膜厚度從而改變靜、動摩擦片間的剪切 力矩。與以往測功機相比，本測功機既可單側加載又可多單元同時加載，加載方式靈活，提 高了有效測試區範圍和測試的精度，拓寬了測試範圍；同時採用變頻電機帶動控制泵實現控 制油壓的變頻無級調節控制，而不是用電液比例閥進行調整，實現平穩加載，提高了測功機 加載的穩定性及精度。同時本實用新型還具有結構簡單，操作方便的特點。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。圖l為本實用新型一種實施方式的結構示意圖；圖2為上述實施方式中潤滑系統和加載系統的結構示意圖。
具體實施方式
如

圖1所示，本實用新型有一殼體2，殼體2內橫設有轉動軸5，轉動軸5通過兩端的 軸承11安裝在殼體2上，本實施方式中，轉動軸5上套設有左、右兩個加載單元，相互對 稱，上述每個加載單元包括與殼體2固定聯接的缸體3，缸體3內腔與傳動軸5的相應部分之 間為液密封結構，缸體3上開設有連通缸體內腔的進油口和回油口；潤滑油通過導油口12 進入缸體3內，缸體3內設有靜摩擦片組9，靜摩擦片9通過其周邊的外齒與缸體3內側的 齒槽嵌裝，傳動軸5上相應於上述靜摩擦片組9設置有動摩擦片組10，動摩擦片組10通過 其內圓周上的內齒嵌裝在傳動軸3上的齒槽中，靜、動摩擦片沿傳動軸5軸向間隔交錯的 布置，即前後兩片靜摩擦片之間夾設有動摩擦片，或前後兩片動摩擦片之間夾設有靜摩 擦片；缸體3內相應於靜摩擦片設置有活塞4，活塞4在朝向靜摩擦片組9的一側開設有盲 孔，盲孔內設有[H]位彈簧6，活塞4的另一側與缸體相應部分之間圍包成一個密封的加壓 油腔13，所述加壓油腔13開設有加壓油口7。兩側加載單元相對獨立，控制油可以分別 打油，實現單側加載，亦可同時打油，雙側同時加載。 圖2分別示出了上述實施方式潤滑系統和加載系統的結構。當然，本實用新型並不僅限於以上一種實施方式，在上述實施方式的基礎上有顯而易見的 變化，都應屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1、一種液體粘性測功機，其特徵在於A、所述液體粘性測功機有一殼體，所述殼體內設有一端伸出殼體的傳動軸，所述殼體內還設有至少兩個加載單元；所述每個加載單元包含有一個與箱體固定聯接的缸體，所述缸體套設在所述傳動軸上，所述缸體內腔與傳動軸的相應部分之間為液密封結構，所述缸體上開設有連通缸體內腔的進油口和回油口；B、所述缸體內嵌裝有沿傳動軸軸向布置的靜摩擦片組，所述靜摩擦片組可沿軸向左右滑移，所述傳動軸上相應於靜摩擦片組嵌裝有動摩擦片組，且靜、動摩擦片組的摩擦片間隔交錯布置；C、所述缸體內相應於靜摩擦片設置有活塞，活塞在朝向靜摩擦片組的一側開設有盲孔，盲孔內設有回位彈簧，活塞的另一側與缸體相應部分之間圍包成一個密封的加壓油腔，所述加壓油腔開設有連接加壓油泵的油口。
2、 根據權利要求l所述的液體粘性測功機，其特徵在於所述加壓油泵配有變頻電機驅動。
專利摘要本實用新型公開了一種液體粘性測功機，其是在殼體內的傳動軸上設置加載單元，分兩側對稱布置，並且加載供油系統分離。所述每個加載單元包含有與箱體固定聯接的缸體，缸體套設在所述傳動軸上，所述缸體內嵌裝有沿傳動軸軸向布置且可沿軸向左右滑移的靜摩擦片組，傳動軸上相應於靜摩擦片組嵌裝有動摩擦片組，且靜、動摩擦片組的摩擦片間隔交錯布置；所述缸體內相應於靜摩擦片設置有活塞，活塞可推動靜摩擦片組滑移。本實用新型在工作時，靜、動摩擦片間無直接接觸，其是通過靜、動摩擦片間形成的油膜產生剪切制動力，通過改變活塞的位置改變靜、動摩擦片間的相對位置。可以單側單獨加載又可雙側同時加載，當對小功率設備加載時，只用單側(靠近輸出軸側)加載，此時該側的潤滑油與控制油打入；當對大功率設備加載時，雙側潤滑油打入，調節雙側控制油壓實現緩慢加載。從機械結構上儘量減小帶排扭矩，可以儘量擴大測功機的理想工作區域範圍，使得測功機的測試範圍加寬，同時加載時通過變頻調節進入缸體的油液流量來調節控制壓力，實現非常平穩的加載，精度提高。
文檔編號G01L3/24GK201096567SQ20072002644
公開日2008年8月6日 申請日期2007年8月17日 優先權日2007年8月17日
發明者周滿山, 媛 張 申請人:媛 張