CN201096567Y - 新型液体粘性测功机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液体粘性测功机，其是在壳体内的传动轴上设置加载单元，分两侧对称布置，并且加载供油系统分离。所述每个加载单元包含有与箱体固定联接的缸体，缸体套设在所述传动轴上，所述缸体内嵌装有沿传动轴轴向布置且可沿轴向左右滑移的静摩擦片组，传动轴上相应于静摩擦片组嵌装有动摩擦片组，且静、动摩擦片组的摩擦片间隔交错布置；所述缸体内相应于静摩擦片设置有活塞，活塞可推动静摩擦片组滑移。本实用新型在工作时，静、动摩擦片间无直接接触，其是通过静、动摩擦片间形成的油膜产生剪切制动力，通过改变活塞的位置改变静、动摩擦片间的相对位置。可以单侧单独加载又可双侧同时加载，当对小功率设备加载时，只用单侧(靠近输出轴侧)加载，此时该侧的润滑油与控制油打入；当对大功率设备加载时，双侧润滑油打入，调节双侧控制油压实现缓慢加载。从机械结构上尽量减小带排扭矩，可以尽量扩大测功机的理想工作区域范围，使得测功机的测试范围加宽，同时加载时通过变频调节进入缸体的油液流量来调节控制压力，实现非常平稳的加载，精度提高。

Description

新型液体粘性测功机

技术领域

本发明涉及于可控加载设备的技术领域，是一种低速大扭矩液体粘性加载设备，可用于电机加载试验台、发动机测功试验及作其它测功用途的场合。

背景技术

液粘测功机是利用液粘传动技术(即HVD技术)发展起来的一种新型测功装置。属于HVD技术在又一新领域的应用，是一种新型测功机，它利用两组摩擦片之间的油膜剪切作用产生阻力并将输入功率以热量的形式散失到润滑油当中，再通过润滑油的循环冷却作用将热量散失到外界。其主要特点是低速时或零速时能发出额定转矩或相当于几倍的额定转矩，转动惯量小，响应快，响应时间不超过200到300ms，适合动态试验。它既不同于以往的HVD产品，又不同于现有的传统测功机，关于这种测功机的研究工作，国内研究的很少，主要集中在北京理工大学，还有上海交通大学、起重机械研究所、上海船用柴油机研究所以及杭州齿轮箱厂等单位，而国外公开介绍这方面的文献也很少。

1995年，北京理工大学车辆传动实验室将HVD技术首次应用于测功装置，自行开发了40kW试验台和630kW液粘测功机试验台，在液粘测功机理论与控制技术方面进行了一定的研究。

其中40kW液粘测功机结构类似早期的普通湿式离合器，有两组摩擦片分别与主动轴和被动轴通过花键套在一起，主动摩擦片通过花键套在主动轴上，沿轴向可自由移动。被动摩擦片通过花键套在被动鼓上，被动鼓通过一拉压传感器在底座上固定不动。润滑油由主动轴进入，从各摩擦片之间的缝隙向四周流出，主动片与从动片间形成油膜，通过油膜的剪切作用产生制动扭矩；通过调节活塞缸中的控制油压，控制活塞的行程，从而控制摩擦片间的油膜厚度，最终实现控制制动扭矩的目的。

630kW液粘测功机的结构设计成双侧同时加载形式，加大了测功机的输出转矩；将电液比例溢流阀直接设计到测功机本体上，减小电液比例溢流阀的设定压力，主动摩擦片间采用分离弹簧使摩擦片分离，减小了带排扭矩。

综合国内外对液粘测功机的研究主要侧重于以下几方面：

(1)液粘测功机机械结构及工作机理研究

从现有的且技术比较成熟的液粘调速离合器入手，详细分析和研究了被动部分不动的液粘测功机油膜压力、承载力和稳定性；分析研究了润滑油膜剪切产生的转矩；并进行了40kW液粘测功机的总体设计、摩擦副和活塞回位弹簧的设计。

文献[26]除对40kW液粘测功机的油膜剪切范围和传递转矩偏差进行一定的研究外，重点研究了带排转矩理论：分析了产生带排转矩的原因，并提出了减小带排转矩的方法，最后用摩擦副外径和摩擦副数二参数对带排转矩进行机械优化设计研究；通过对带排转矩理论的深入研究，进一步优化了液粘测功机的结构，首次采用了液压回位方式和橡胶分离弹簧使得带排转矩得到了极大改善；设计了润滑冷却油路系统和控制油路系统，使得液粘测功机系统进一步完善。

(2)液粘测功机控制特性及控制方案研究

文献[22]建立了基于xPC目标环境的实时测控系统，利用监督计算机模式实现了实时测控系统，利用监督计算机模式实现了实时控制，在分析液粘测功机原理控制系统特性基础上，采用多参数预测控制算法建立了液粘测功机的闭环控制系统，实现恒扭矩控制，使动态控制特性响应得到了提高。

文献[28]结合630kW车辆传动试验台测控系统的建设，在WindowsNT系统平台上建立了具有虚拟仪表特征的数据采集系统；建立了大功率液粘测功机各主要部件的动态数学模型：包括活塞和压盘的动力学模型，基于传统理论的经典带排转矩模型和输出转矩模型，类比湿式摩擦片的输出转矩模型，并在一定假设的基础上得到了简化的液粘测功机动态模型；在分析液粘测功机的理论模型和开环阶跃响应实验数据的基础上采用工控领域先进的动态矩阵控制算法构造P-DMC控制器，响应速度得到一定提高，但稳定性稍差。

文献[25]针对液粘传动存在三个传动区域这个特点首次引用自动整定技术，提出增益调度法，对液粘测功机的闭环控制、数字PID控制理论作了初步的研究，并设计了控制器的硬件和软件电路。效果证明，闭环控制减少了HVD不稳定区，极大改善了带排转矩和输出转矩的波动。

文献[29]针对由于测功机加工精度和其他因素造成的理论模型的不确定性，基于大量试验数据，通过系统辨识的方法建立了液粘测功机的动态数学模型；针对液粘测功机输出转矩与输入电压呈一定程度的非线性关系的特点，而简单的线性化假设与实际系统误差较大，所以进行非线性校正，并且考虑系统的流量特性和和非线性特性对模型进行修正，经过仿真和校验，该模型能较好的反映实际系统的动态特性；采用基于Hammerstein模型的广义预测控制算法对液粘测功机进行在线、滚动优化、反馈矫正控制进行了一定的探讨。

发明内容

本发明的目的是提供一种新结构的能实现连续加载的液体粘性测功机，可以用于电机加载试验台、发动机测功试验及作其它测功用途的场合，目的是提高测试精度和尽量拓宽测试范围，同时能保证平稳加载。

其技术解决方案如下：

一种液体粘性测功机，其有如下结构：

A、所述液体粘性测功机有一壳体，所述壳体内设有一端伸出壳体的传动轴，所述壳体内还设有至少两个加载单元，所述加载单元包含有与箱体固定联接的缸体，所述缸体套设在所述传动轴上，所述缸体内腔与传动轴的相应部分之间为液密封结构，所述缸体上开设有连通缸体内腔的进油口和回油口；

B、所述缸体内嵌装有沿传动轴轴向布置的静摩擦片组，所述静摩擦片组可沿轴向左右滑移，所述传动轴上相应于静摩擦片组嵌装有动摩擦片组，且静、动摩擦片组的摩擦片间隔交错布置；

C、所述缸体内相应于静摩擦片设置有活塞，活塞在朝向静摩擦片组的一侧开设有盲孔，盲孔内设有回位弹簧，活塞的另一侧与缸体相应部分之间围包成一个密封的加压油腔，所述加压油腔开设有油口。

采用上述结构的测功机，在使用时，先把原动机的输出端与传动轴传动联接，则原动机可带动传动轴从而带动嵌装在传动轴上的动摩擦片转动，同时通过缸体进油口和出油口使润滑油在缸体内腔循环，即使静、动摩擦片间充满润滑油并靠润滑油及时带走摩擦所产生的热量，此时可向加压油腔中住入控制油，使活塞推动静摩擦片组向动摩擦片组方向滑移，使静、动摩擦片间的间隙减小，则此时静、动摩擦片间油膜厚度减小，迫使静摩擦片组通过润滑油加在动摩擦片上的阻力矩增大，通过上述方法即可调节本实用新型对于原动机的阻力矩大小。当测定小功率原动机时只需使用一个或部分加载单元即可，每个加载单元的缸体级加压油腔都有各自独立的进油口和回油口，可实现单独控制，即每个加载单元的控制油和润滑油可分别打入，可以单个加载又可多单元同时加载，当对小功率设备加载时，只用单个加载，此时该加载单元的控制油与润滑油打入，其他加载单元处于空载运转，当需测定较大功率的原动机时，即可启用其他的加载单元进行加载。加压油腔的的加压油泵有变频电机驱动，可实现控制油量的无级控制，利于平稳加载。

本实用新型在工作时，静、动摩擦片间无直接接触，其是通过静、动摩擦片间形成的油膜产生剪切制动力，通过改变加压油腔中的油压与回位弹簧配合，改变活塞的位置从而改变静、动摩擦片间的距离，即改变静、动摩擦片间的油膜厚度从而改变静、动摩擦片间的剪切力矩。与以往测功机相比，本测功机既可单侧加载又可多单元同时加载，加载方式灵活，提高了有效测试区范围和测试的精度，拓宽了测试范围；同时采用变频电机带动控制泵实现控制油压的变频无级调节控制，而不是用电液比例阀进行调整，实现平稳加载，提高了测功机加载的稳定性及精度。同时本实用新型还具有结构简单，操作方便的特点。

以下结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图2为上述实施方式中润滑系统和加载系统的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型有一壳体2，壳体2内横设有转动轴5，转动轴5通过两端的轴承11安装在壳体2上，本实施方式中，转动轴5上套设有左、右两个加载单元，相互对称，上述每个加载单元包括与壳体2固定联接的缸体3，缸体3内腔与传动轴5的相应部分之间为液密封结构，缸体3上开设有连通缸体内腔的进油口和回油口；润滑油通过导油口12进入缸体3内，缸体3内设有静摩擦片组9，静摩擦片9通过其周边的外齿与缸体3内侧的齿槽嵌装，传动轴5上相应于上述静摩擦片组9设置有动摩擦片组10，动摩擦片组10通过其内圆周上的内齿嵌装在传动轴3上的齿槽中，静、动摩擦片沿传动轴5轴向间隔交错的布置，即前后两片静摩擦片之间夹设有动摩擦片，或前后两片动摩擦片之间夹设有静摩擦片；缸体3内相应于静摩擦片设置有活塞4，活塞4在朝向静摩擦片组9的一侧开设有盲孔，盲孔内设有回位弹簧6，活塞4的另一侧与缸体相应部分之间围包成一个密封的加压油腔13，所述加压油腔13开设有加压油口7。两侧加载单元相对独立，控制油可以分别打油，实现单侧加载，亦可同时打油，双侧同时加载。

图2分别示出了上述实施方式润滑系统和加载系统的结构。

当然，本实用新型并不仅限于以上一种实施方式，在上述实施方式的基础上有显而易见的变化，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1、一种液体粘性测功机，其特征在于：

A、所述液体粘性测功机有一壳体，所述壳体内设有一端伸出壳体的传动轴，所述壳体内还设有至少两个加载单元；所述每个加载单元包含有一个与箱体固定联接的缸体，所述缸体套设在所述传动轴上，所述缸体内腔与传动轴的相应部分之间为液密封结构，所述缸体上开设有连通缸体内腔的进油口和回油口；

B、所述缸体内嵌装有沿传动轴轴向布置的静摩擦片组，所述静摩擦片组可沿轴向左右滑移，所述传动轴上相应于静摩擦片组嵌装有动摩擦片组，且静、动摩擦片组的摩擦片间隔交错布置；

C、所述缸体内相应于静摩擦片设置有活塞，活塞在朝向静摩擦片组的一侧开设有盲孔，盲孔内设有回位弹簧，活塞的另一侧与缸体相应部分之间围包成一个密封的加压油腔，所述加压油腔开设有连接加压油泵的油口。

2、根据权利要求1所述的液体粘性测功机，其特征在于：所述加压油泵配有变频电机驱动。

Images