專利名稱：新型液體粘性測功機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
新型液體粘性測功機(jī)技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及于可控加載設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，是一種低速大扭矩液體粘性加載設(shè)備，可用于電 機(jī)加載試驗(yàn)臺、發(fā)動機(jī)測功試驗(yàn)及作其它測功用途的場合。
技術(shù)背景液粘測功機(jī)是利用液粘傳動技術(shù)(即HVD技術(shù))發(fā)展起來的一種新型測功裝置。屬于 HVD技術(shù)在又一新領(lǐng)域的應(yīng)用，是一種新型測功機(jī)，它利用兩組摩擦片之間的油膜剪切作用 產(chǎn)生阻力并將輸入功率以熱量的形式散失到潤滑油當(dāng)中，再通過潤滑油的循環(huán)冷卻作用將熱 量散失到外界。其主要特點(diǎn)是低速時(shí)或零速時(shí)能發(fā)出額定轉(zhuǎn)矩或相當(dāng)于幾倍的額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn) 動慣量小，響應(yīng)快，響應(yīng)時(shí)間不超過200到300ms，適合動態(tài)試驗(yàn)。它既不同于以往的HVD 產(chǎn)品，又不同于現(xiàn)有的傳統(tǒng)測功機(jī)，關(guān)于這種測功機(jī)的研究工作，國內(nèi)研究的很少，主要集 中在北京理工大學(xué)，還有上海交通大學(xué)、起重機(jī)械研究所、上海船用柴油機(jī)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(xiàn)也很少。1995年，北京理工大學(xué)車輛傳動實(shí)驗(yàn)室將HVD技術(shù)首次應(yīng)用于測功裝置，自行開發(fā)了 40kW試驗(yàn)臺和630kW液粘測功機(jī)試驗(yàn)臺，在液粘測功機(jī)理論與控制技術(shù)方面進(jìn)行了一定的 研究。其中40kW液粘測功機(jī)結(jié)構(gòu)類似早期的普通濕式離合器，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(jìn)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(chǎn)生制動扭矩；通過調(diào)節(jié)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(shí)現(xiàn)控制制動扭矩的目的。630kW液粘測功機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成雙側(cè)同時(shí)加載形式，加大了測功機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；將電液 比例溢流閥直接設(shè)計(jì)到測功機(jī)本體上，減小電液比例溢流閥的設(shè)定壓力，主動摩擦片間采用分離彈簧使摩擦片分離，減小了帶排扭矩。綜合國內(nèi)外對液粘測功機(jī)的研究主要側(cè)重于以下幾方面 (1)液粘測功機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理研究從現(xiàn)有的且技術(shù)比較成熟的液粘調(diào)速離合器入手，詳細(xì)分析和研究了被動部分不動的液 粘測功機(jī)油膜壓力、承載力和穩(wěn)定性；分析研究了潤滑油膜剪切產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；并進(jìn)行了40kW液粘測功機(jī)的總體設(shè)計(jì)、摩擦副和活塞回位彈簧的設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[26]除對40kW液粘測功機(jī)的油膜剪切范圍和傳遞轉(zhuǎn)矩偏差進(jìn)行一定的研究外，重點(diǎn) 研究了帶排轉(zhuǎn)矩理論分析了產(chǎn)生帶排轉(zhuǎn)矩的原因，并提出了減小帶排轉(zhuǎn)矩的方法，最后用 摩擦副外徑和摩擦副數(shù)二參數(shù)對帶排轉(zhuǎn)矩進(jìn)行機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)研究；通過對帶排轉(zhuǎn)矩理論的深 入研究，進(jìn)一步優(yōu)化了液粘測功機(jī)的結(jié)構(gòu)，首次采用了液壓回位方式和橡膠分離彈簧使得帶 排轉(zhuǎn)矩得到了極大改善；設(shè)計(jì)了潤滑冷卻油路系統(tǒng)和控制油路系統(tǒng)，使得液粘測功機(jī)系統(tǒng)進(jìn) 一步完善。(2)液粘測功機(jī)控制特性及控制方案研究 文獻(xiàn)[22]建立了基于xPC目標(biāo)環(huán)境的實(shí)時(shí)測控系統(tǒng)，利用監(jiān)督計(jì)算機(jī)模式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)測 控系統(tǒng)，利用監(jiān)督計(jì)算機(jī)模式實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)控制，在分析液粘測功機(jī)原理控制系統(tǒng)特性基礎(chǔ)上， 采用多參數(shù)預(yù)測控制算法建立了液粘測功機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)恒扭矩控制，使動態(tài)控制 特性響應(yīng)得到了提高。文獻(xiàn)[28]結(jié)合630kW車輛傳動試驗(yàn)臺測控系統(tǒng)的建設(shè)，在WindowsNT系統(tǒng)平臺上建立了 具有虛擬儀表特征的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；建立了大功率液粘測功機(jī)各主要部件的動態(tài)數(shù)學(xué)模型 包括活塞和壓盤的動力學(xué)模型，基于傳統(tǒng)理論的經(jīng)典帶排轉(zhuǎn)矩模型和輸出轉(zhuǎn)矩模型，類比濕 式摩擦片的輸出轉(zhuǎn)矩模型，并在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上得到了簡化的液粘測功機(jī)動態(tài)模型；在分 析液粘測功機(jī)的理論模型和開環(huán)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上采用工控領(lǐng)域先進(jìn)的動態(tài)矩陣控 制算法構(gòu)造P-DMC控制器，響應(yīng)速度得到一定提高，但穩(wěn)定性稍差。文獻(xiàn)[25]針對液粘傳動存在三個(gè)傳動區(qū)域這個(gè)特點(diǎn)首次引用自動整定技術(shù)，提出增益調(diào) 度法，對液粘測功機(jī)的閉環(huán)控制、數(shù)字PID控制理論作了初步的研究，并設(shè)計(jì)了控制器的硬 件和軟件電路。效果證明，閉環(huán)控制減少了HVD不穩(wěn)定區(qū)，極大改善了帶排轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩 的波動。文獻(xiàn)[29]針對由于測功機(jī)加工精度和其他因素造成的理論模型的不確定性，基于大量試 驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)辨識的方法建立了液粘測功機(jī)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型；針對液粘測功機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 與輸入電壓呈一定程度的非線性關(guān)系的特點(diǎn)，而簡單的線性化假設(shè)與實(shí)際系統(tǒng)誤差較大，所 以進(jìn)行非線性校正，并且考慮系統(tǒng)的流量特性和和非線性特性對模型進(jìn)行修正，經(jīng)過仿真和 校驗(yàn)，該模型能較好的反映實(shí)際系統(tǒng)的動態(tài)特性；采用基于Hammerstein模型的廣義預(yù)測控 制算法對液粘測功機(jī)進(jìn)行在線、滾動優(yōu)化、反饋矯正控制進(jìn)行了一定的探討。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種新結(jié)構(gòu)的能實(shí)現(xiàn)連續(xù)加載的液體粘性測功機(jī)，可以用于電機(jī)加 載試驗(yàn)臺、發(fā)動機(jī)測功試驗(yàn)及作其它測功用途的場合，目的是提高測試精度和盡量拓寬測試 范圍，同時(shí)能保證平穩(wěn)加載。其技術(shù)解決方案如下一種液體粘性測功機(jī)，其有如下結(jié)構(gòu) A、所述液體粘性測功機(jī)有一殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有一端伸出殼體的傳動軸，所述殼體內(nèi)還設(shè)有至少兩個(gè)加載單元，所述加載單元包含有與箱體固定聯(lián)接的缸體，所述缸體套設(shè)在所述 傳動軸上，所述缸體內(nèi)腔與傳動軸的相應(yīng)部分之間為液密封結(jié)構(gòu)，所述缸體上開設(shè)有連通缸 體內(nèi)腔的進(jìn)油口和回油口；B、 所述缸體內(nèi)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(yīng)于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(cuò)布 置；C、 所述缸體內(nèi)相應(yīng)于靜摩擦片設(shè)置有活塞，活塞在朝向靜摩擦片組的一側(cè)開設(shè)有盲孔，盲 孔內(nèi)設(shè)有回位彈簧，活塞的另一側(cè)與缸體相應(yīng)部分之間圍包成一個(gè)密封的加壓油腔，所述加 壓油腔開設(shè)有油口。采用上述結(jié)構(gòu)的測功機(jī)，在使用時(shí)，先把原動機(jī)的輸出端與傳動軸傳動聯(lián)接，則原動機(jī) 可帶動傳動軸從而帶動嵌裝在傳動軸上的動摩擦片轉(zhuǎn)動，同時(shí)通過缸體進(jìn)油口和出油口使?jié)?滑油在缸體內(nèi)腔循環(huán)，即使靜、動摩擦片間充滿潤滑油并靠潤滑油及時(shí)帶走摩擦所產(chǎn)生的熱 量，此時(shí)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(shí)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(diào)節(jié)本實(shí)用新型對于原動機(jī)的阻力矩大小。 當(dāng)測定小功率原動機(jī)時(shí)只需使用一個(gè)或部分加載單元即可，每個(gè)加載單元的缸體級加壓油腔 都有各自獨(dú)立的進(jìn)油口和回油口，可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)控制，即每個(gè)加載單元的控制油和潤滑油可分 別打入，可以單個(gè)加載又可多單元同時(shí)加載，當(dāng)對小功率設(shè)備加載時(shí)，只用單個(gè)加載，此時(shí) 該加載單元的控制油與潤滑油打入，其他加載單元處于空載運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)需測定較大功率的原動 機(jī)時(shí)，即可啟用其他的加載單元進(jìn)行加載。加壓油腔的的加壓油泵有變頻電機(jī)驅(qū)動，可實(shí)現(xiàn) 控制油量的無級控制，利于平穩(wěn)加載。本實(shí)用新型在工作時(shí)，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(chǎn)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(jī)相比，本測功機(jī)既可單側(cè)加載又可多單元同時(shí)加載，加載方式靈活，提 高了有效測試區(qū)范圍和測試的精度，拓寬了測試范圍；同時(shí)采用變頻電機(jī)帶動控制泵實(shí)現(xiàn)控 制油壓的變頻無級調(diào)節(jié)控制，而不是用電液比例閥進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)加載，提高了測功機(jī) 加載的穩(wěn)定性及精度。同時(shí)本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的特點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。圖l為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為上述實(shí)施方式中潤滑系統(tǒng)和加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如

圖1所示，本實(shí)用新型有一殼體2，殼體2內(nèi)橫設(shè)有轉(zhuǎn)動軸5，轉(zhuǎn)動軸5通過兩端的 軸承11安裝在殼體2上，本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)動軸5上套設(shè)有左、右兩個(gè)加載單元，相互對 稱，上述每個(gè)加載單元包括與殼體2固定聯(lián)接的缸體3，缸體3內(nèi)腔與傳動軸5的相應(yīng)部分之 間為液密封結(jié)構(gòu)，缸體3上開設(shè)有連通缸體內(nèi)腔的進(jìn)油口和回油口；潤滑油通過導(dǎo)油口12 進(jìn)入缸體3內(nèi)，缸體3內(nèi)設(shè)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(nèi)側(cè)的 齒槽嵌裝，傳動軸5上相應(yīng)于上述靜摩擦片組9設(shè)置有動摩擦片組10，動摩擦片組10通過 其內(nèi)圓周上的內(nèi)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(cuò)的 布置，即前后兩片靜摩擦片之間夾設(shè)有動摩擦片，或前后兩片動摩擦片之間夾設(shè)有靜摩 擦片；缸體3內(nèi)相應(yīng)于靜摩擦片設(shè)置有活塞4，活塞4在朝向靜摩擦片組9的一側(cè)開設(shè)有盲 孔，盲孔內(nèi)設(shè)有[H]位彈簧6，活塞4的另一側(cè)與缸體相應(yīng)部分之間圍包成一個(gè)密封的加壓 油腔13，所述加壓油腔13開設(shè)有加壓油口7。兩側(cè)加載單元相對獨(dú)立，控制油可以分別 打油，實(shí)現(xiàn)單側(cè)加載，亦可同時(shí)打油，雙側(cè)同時(shí)加載。 圖2分別示出了上述實(shí)施方式潤滑系統(tǒng)和加載系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，本實(shí)用新型并不僅限于以上一種實(shí)施方式，在上述實(shí)施方式的基礎(chǔ)上有顯而易見的 變化，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種液體粘性測功機(jī)，其特征在于A、所述液體粘性測功機(jī)有一殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有一端伸出殼體的傳動軸，所述殼體內(nèi)還設(shè)有至少兩個(gè)加載單元；所述每個(gè)加載單元包含有一個(gè)與箱體固定聯(lián)接的缸體，所述缸體套設(shè)在所述傳動軸上，所述缸體內(nèi)腔與傳動軸的相應(yīng)部分之間為液密封結(jié)構(gòu)，所述缸體上開設(shè)有連通缸體內(nèi)腔的進(jìn)油口和回油口；B、所述缸體內(nèi)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(yīng)于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(cuò)布置；C、所述缸體內(nèi)相應(yīng)于靜摩擦片設(shè)置有活塞，活塞在朝向靜摩擦片組的一側(cè)開設(shè)有盲孔，盲孔內(nèi)設(shè)有回位彈簧，活塞的另一側(cè)與缸體相應(yīng)部分之間圍包成一個(gè)密封的加壓油腔，所述加壓油腔開設(shè)有連接加壓油泵的油口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液體粘性測功機(jī)，其特征在于所述加壓油泵配有變頻電機(jī)驅(qū)動。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種液體粘性測功機(jī)，其是在殼體內(nèi)的傳動軸上設(shè)置加載單元，分兩側(cè)對稱布置，并且加載供油系統(tǒng)分離。所述每個(gè)加載單元包含有與箱體固定聯(lián)接的缸體，缸體套設(shè)在所述傳動軸上，所述缸體內(nèi)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(yīng)于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(cuò)布置；所述缸體內(nèi)相應(yīng)于靜摩擦片設(shè)置有活塞，活塞可推動靜摩擦片組滑移。本實(shí)用新型在工作時(shí)，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(chǎn)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?？梢詥蝹?cè)單獨(dú)加載又可雙側(cè)同時(shí)加載，當(dāng)對小功率設(shè)備加載時(shí)，只用單側(cè)(靠近輸出軸側(cè))加載，此時(shí)該側(cè)的潤滑油與控制油打入；當(dāng)對大功率設(shè)備加載時(shí)，雙側(cè)潤滑油打入，調(diào)節(jié)雙側(cè)控制油壓實(shí)現(xiàn)緩慢加載。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上盡量減小帶排扭矩，可以盡量擴(kuò)大測功機(jī)的理想工作區(qū)域范圍，使得測功機(jī)的測試范圍加寬，同時(shí)加載時(shí)通過變頻調(diào)節(jié)進(jìn)入缸體的油液流量來調(diào)節(jié)控制壓力，實(shí)現(xiàn)非常平穩(wěn)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(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者周滿山, 媛 張 申請人:媛 張