湿式换挡离合器_离合器试验（可编辑）

湿式换挡离合器_离合器试验（可编辑） 湿式换挡离合器 离合器试验 摘 要 湿式换挡离合器在自动变速和无机变速的汽车中的应用是越来越广泛湿式 换挡离合器是汽车能够换挡平顺和稳定的重要保障给自动变速器平顺换挡提供 有利的条件随着我国国民经济的发展和科学技术的进步了汽车行业向着自动化 和系统化的方向前进着在汽车的传动系统方面湿式离合器作为自动变速器的一 个关键部件对其进行了深入的研究 在车辆的各个部件中离合器起着十分重要的作用阐述了湿式离合器的发展 和前景功用和原理分类和特点等等自主设计了应用于某综合传动装置的湿式换 挡离合器包括离合器摩擦片液压缸回位弹簧和轴等方面的设计深入分析了离合 器台架实验方法并设计了一套离合器试验台采用电机作为驱动系统并完善设计 了试验台辅助系统 关键词离合器 湿式离合器 离合器试验台 Abstract Wet clutch in automatic transmission shift speed of the car and inorganic applications are more and more widely Wet shift clutch is smooth and stable vehicle able to shift important guarantee for smooth shifting automatic transmission to provide favorable conditions With the development of national economy and scientific and technological progress and the automotive industry toward automation and systematic direction with the cars transmission system the wet clutch automatic transmission as a key component of its in-depth study The clutch is very important part of vehicles The article mainly focuses on the function and the development of clutch The major task of this dissertation is designing a wet clutch which is used to the transmission systems Then the article introduced the way of designing the wet clutch and the purpose on building the clutch test-bedFinally the article makes the analysis and the subjective access for the wet clutch And it makes the conclusions that it can keep with the requirement Keywords clutch wet clutch the clutch test-bed 目 录 摘 要 I Abstract II 第一章 湿式离合器在国内外的发展---概述 1 11引言 1 12湿式离合器简介 1 121湿式离合器的特点 1 122湿式离合器的材质 2 13湿式离合器在国内外的发展状况 2 131湿式离合器的发展趋势 4 14湿式离合器研究的意义 4 第二章 湿式离合器摩擦片的设计 6 21引言 6 22摩擦片的材料 6 23摩擦偶件数量P 7 24摩擦副Z 8 25摩擦片表面沟槽 8 26摩擦片内外径 8 261金属型摩擦片外径 9 262储备系数 9 263非金属型摩擦片外径为 10 27液压缸尺寸的估算 11 28压板行程 11 29摩擦片的外向压紧力 11 210离心油压作用力 11 211液压缸的油压 13 212花键的设计 13 213摩擦片的厚度 14 第三章 轴的设计 15 31引言 15 32轴的材料 15 33轴最小半径的计算 16 34轴的设计 17 第四章 回位弹簧的设计 18 41引言 18 42回位弹簧的种类和材料 18 421回位弹簧的种类 18 422回位弹簧的材料 18 43圆柱螺旋回位弹簧的设计 19 431已知条件的分析 19 432确定弹簧各参数 20 第五章 湿式离合器其它零部件的选择 22 51引言 22 52轴承的选择 22 521轴承的选用 22 53密封装置 23 531密封装置的种类 23 532密封圈的选择 24 54湿式离合器的润滑 24 541润滑的意义 24 542润滑的方式 24 543润滑的选择 24 第6章 湿式离合器参数的校核 25 61轴的校核 25 62轴承的校核 27 621轴承的失效形式主要有 27 622轴承的寿命 27 623轴承6012的校核 28 624轴承6010的校核 28 第7章 湿式离合器试验台的设计 30 71引言 30 72试验台设计的要求 30 73试验台的设计 30 731试验台结构的设计 30 732电机的选择 31 733转速转矩传感器的选择 33 734联轴器的选择 34 745测功机的选择 35 第八章 总结与展望 38 81 工作总结 关于社区教育工作总结关于年中工作总结关于校园安全工作总结关于校园安全工作总结关于意识形态工作总结 38 82展望 38 参考文献 39 致谢 41 附 录 42 第一章 湿式离合器在国内外的发展---概述 11引言 阐述了论文研究的背景和研究的意义分析了湿式离合器在现实社会的意义湿式离合器的国内外发展情况湿式离合器的特点湿式离合器的材质湿式离合器的摩擦系数以及湿式离合器的发展趋势等内容 12湿式离合器简介 121湿式离合器的特点 所谓湿式离合器[1]是指离合器摩擦片在滑摩过程中摩擦接触表面表现为液体和半液体界面的摩擦它和干式摩擦相比已经发生了质的改变即在滑摩时摩擦表面不发生直接接触两摩擦表面之间被一薄薄的油膜厚度约为01 mm隔开正是这一薄薄的油膜保证了一对摩擦副在很大的压力下有小的磨损和稳定的摩擦系数离合器片间油膜厚度的与摩擦系数有关油膜的破裂会使磨损急剧增加因此湿式离合器的良好性能取决于在一定的外部条件能使摩擦副形成界面摩擦正因为如此湿式离合器的结构要比干式离合器的结构复杂得多 应该指出采用湿式离合器之所以可能是因为在技术上制造出一种对离合器片间油膜形成很稳定的摩擦材料的工艺已很成熟对矿物油有很高稳定性的材料是烧结材料它的多孔结构促进和维持住了离合器片间油膜保证了摩擦副的界面摩擦还必须指出湿式离合器优点的发挥是一定要在某温度范围内才能实现的超过了这一温度范围将起负面效应因此湿式离合器的热状况是确保它能工作可靠耐用的最为重要的因素之一而离合器工作热状况的稳定性根本上决定于摩擦副的供油系统能否确保对摩擦副表面的冷却和润滑 湿式多片离合器由于其独特的结构及工作环境具有以下特点 表面积大故所传递的扭矩也大在不增加径向尺寸的前提下可用增加摩擦片数来提高传递的转矩还可以改变施加压力的大小即按照要求容量调解工作转矩便于实现系列化和通用化多个摩擦副同时工作摩擦转矩大能可靠地传递发动机的最大转矩 在液力自动变速箱中布置方便 接合时较平顺柔和使车辆行驶时抖动和冲击减小 磨损均匀且不需专门调整片隙 摩擦衬片及对偶钢片较薄其损坏形式多为瞬时温升过高或温度分布不均导致的烧损或翘曲 摩擦片表面单位面积压力分布均匀 对传动轴没有径向负荷摩擦元件受力情况与旋转方向无关 分离时摩擦片间的相对滑摩损失大是其缺点 122湿式离合器的材质 车辆液力传动应用的离合器摩擦副 又称摩擦对偶 按材质可分为两大类[2]第一类是金属型的它与钢片对偶的摩擦衬面材料具有金属性质如钢对钢钢对青铜 或黄铜 钢对粉沫冶金等第二类是非金属型的它的摩擦衬面材料具有非金属性质如石棉纸石墨树脂塑料合成物等其对偶可用钢和铸铁 在金属型摩擦材料中铜基粉沫冶金材料在自动变速器中获得广泛应用它的主要优点有摩擦系数较高摩擦系数随温度变化小允许表面温度高机械强度高导热性好等 非金属性摩擦材料具有高摩擦系数价廉保证离合器接合平稳和无噪声等优点但这种材料的缺点是导热性差近年来纸质摩擦材料在轿车自动变速器中得到 推广用来代替铜基粉沫冶金衬面降低了成本与重量改善了舒适性在重型汽车上美国阿里森公司的液力传动装置应用石墨树脂摩擦衬面代替了大部分粉沫冶金摩擦衬面应用价廉性能良好的非金属性摩擦材料是当前的发展趋势[3] 纸质摩擦材料的特点是摩擦系数较大而且它的静摩擦系数和动摩擦系数之比不大动摩擦系数几乎和摩滑速度无关此外纸质摩擦衬面具有弹性疏松性 空隙率40至50, 和良好的润滑保持性能但纸质摩擦材料磨损量大耐热性较差易烧坏所以使用时必须保证良好的冷却润滑和较短的滑摩时间 13湿式离合器在国内外的发展状况 湿式离合器的研究概况近十几年来自动变速器的研究一直是热点问题因此离合器的研究也多是服务于自动变速器的研发工作以对其实现精确控制提高起步平稳性和换挡品质为主要目的国内离合器的研究针对干式离合器的较多如吉林大学汽车工程学院对于干式离合器最佳接合规律做了理论上的研究[4]清华大学和北京理工大学等院校也在这方面进行了研究并取得成果[5]比较起来国内对于湿式离合器的研究相对要少一些湿式离合器接合过程控制的研究涉及建立湿式离合器接合过程的数学模型以此根据控制参数计算不同工况下离合器压盘压力也即是离合器控制油压的过程一般先确定湿式离合器接合过程的数学模型根据该过程的动力学方程通过控制变量计算得到各工况控制压力计算过程中常用方法有最优方法模糊方法等由于控制变量较多工况较多所以通常要建立湿式离合器接合过程的仿真模型通过仿真结果来修改控制算法必要时还要对数学模型进行修改待数学模型和控制算法较为成熟之后再进行试验验证最终在计算和试验的基础上确定控制策略浙江大学罗永革以发动机油门开度变速器速比发动机转速油门踏板变化率和坡度与载荷等变量作为控制参数通过建立的数学模型算 出湿式离合器在倒车空档起步加速缓慢加速急加速普通减速急减速等不同工况下的控制油压作为离合器的控制策略日本的佐藤用模糊方法通过两层模糊推理确定起步时的湿式离合器控制压力第一层是根据驾驶员踩下的加速踏板的位移及其变化率来确定初始起步压力第二层是根据加速踏板的位移和发动机的转速确定压力变化率[6][7]离合器接合过程的时间较短一般在1秒左右在接合过程中转矩变化很大离合器的实际压力与控制计算得到的目标控制压力要尽量保持一致以保证工作品质这就需要设计湿式离合器控制器来实现控制目标湿式离合器控制器最常用到的控制方法是PID控制该控制包括比例积分和微分3个环节比例环节用来减少偏差积分环节消除静差提高系统的无差度微分环节用来加快系统的动作速度减小调节时间吉林大学张柏英[8]设计了湿式离合器PID控制器并将其用于CVT的湿式离合器控制吉林大学[9]喻坤对该控制器进行了改进设计了湿式离合器模糊自适应控制系统实现了PID控制参数自整定较好的克服了常规PID控制过于依赖PID参数的缺点进一步提高了控制精度湿式离合器接合过程涉及不同工况对湿式离合器输出转矩的影响严格来说也属于离合器接合过程控制计算的一部分内容有许多人尝试用做试验的方法来表征湿式离合器的接合过程他们在试验中采用了不同的摩擦材料润滑剂和添加剂分析了这些因素对离合器接合过程建模并使用了有限差分法和有限元法的计算 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 来解方程 如Wu1970Ting1975Fish1991Jullien1991 [10][11][12][13][14]这些模型中最完整的包括了表面粗糙度摩擦材料渗透性和摩擦材料沟槽等因素的影响1997年美国普度大学的EJBerger等人对Reynolds方程和力学平衡方程进行了修改[15][16]在保留原影响因素的基础上简化了方程建立了关于离合器片间油膜厚度的简单的一阶微分方程发展了辨识可以描述离合器接合过程输入参数的算法 使用Golden Section的程序利用计算简单模型的速度定义了接合等值面他们所建的模型除了提供计算方面的优点还深入的探讨了在离合器接合过程中各种输入参数的影响程度但是由于参数缺乏和方程非解耦所以国内很少采用这种研究方法 国内方面河北工业大学赵义民对湿式离合器进行数值模拟用微分方程导出了离合器片间油膜厚度传递的转矩相对转速发热率等随时间变化的关系式并用数值方法求解还用制动法对离合器的接合过程进行分析模拟[17]但是实际的摩擦材料的深透系数不为零都为多孔材料这一点会对接合特性产生较大的影响北京工业大学项昌乐将多片离合器简化为弹性质量系统并在此基础上研究了机械传动车辆动力,传动系统非稳定工况动态特性通用模型编制了通用计算程序[18]但是由于湿式离合器接合过程中粘性转矩的影响这种弹性质量系统也不能反映湿式离合器的动态接合过程研究湿式离合器动态接合机理建立湿式离合器动态非线性模型将为湿式离合器的控制计算提供理论依据也将影响采用湿式离合器的自动变速器控制策略 131湿式离合器的发展趋势 湿式离合器的发展趋势如下[19] 更高更稳定的扭矩容量能可靠地传递力矩并具有一定的储备系数 接合时更平顺柔和使车辆行驶时抖动和冲击小 分离时更彻底迅速分离后空转阻力矩更小 离合器从动部分的转动惯量设计尽量小以减轻车辆起步和换挡时变速箱齿轮轮齿间的冲击减小换挡时间和离合器的热负荷 具有更可靠的刚度和强度满足高转速下动不平衡和离心油压的要求 能使车辆传动系避免共振具有吸收振动冲击的能力离合器的工作噪声更低 操纵控制安装及调整方便对制造安装误差要求不能太高有较强的抗污染能力 离合器的工作性能更平稳在工作过程中摩擦片上的压紧力要不变化或变化很小摩擦系数在工作过程中应尽量使其稳定 离合器在一定空间尺寸下热容量更大冷却散热能力更强使用寿命更长 系列化 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化低成本 14湿式离合器研究的意义 随着我国国民经济的发展和科学技术的进步汽车工业得到前所未有的快速发展且随着电子和计算机技术融合到汽车技术中具有实用价值的汽车电子技术不断完善使得在汽车发动机管理燃油喷射传动系控制悬架控制制动控制等方面都取得了突破性进展在汽车传动系方面湿式离合器作为自动变速器的一个关键部件对其接合控制和接合过程动态性能进行深入研究对于提高我国汽车关键零部件的研发水平促进国产自动变速器行业发展都具有重要意义 第二章 湿式离合器摩擦片的设计 21引言 对湿式离合器钢片和摩擦片的设计湿式离合器的钢片和摩擦片是湿式离合器设计中最重要的组件之一摩擦片是离合器接合后靠钢片和摩擦片之间的摩擦来传递的扭矩从而实现动力从输入轴经离合器再传给输出轴其中包括摩擦片材料的选择摩擦偶件数的确定摩擦片内外径的计算摩擦片法向压紧力的计算离心油压作用力及液压缸的压力 1已知设计参数 a最大传递扭矩1000Nm b采用湿式离合器结构液压操纵 c最高转速3800rmin 2任务及目标 a查阅资料了解湿式换挡离合器的发展及应用 b进行离合器的设计计算包括主轴摩擦片控制缸弹簧等 c离合器试验系统的方案设计及部件选型设计 d离合器试验箱的设计 e详细撰写毕业设计 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 书绘制变速器工程图 22摩擦片的材料 换挡离合器装在密封着的变速箱内工作时散热条件差所以要求摩擦材料要具有良好的导热耐磨耐热耐烧蚀性在实际作业中换挡频繁要求离合器在结合时应平稳柔和而在分离时要迅速彻底因此在设计离合器时要求摩擦片具有足够的摩擦系数和稳定性以保证在给定的条件下可靠工作由于粉沫冶金摩擦材料主要成份为金属导热性好强度高且承受负荷能力比非金属摩擦材料大故在工程机械动力换挡离合器中得到了广泛应用 由于摩擦离合器工作时要产生大量的摩擦热因此摩擦副中至少有一个元件应由金属材料制成以确保摩擦区产生的热量迅速散出一般采用钢或铸铁为了增大摩擦系数另一个元件一般采用摩擦衬面对于片式离合器摩擦副摩擦衬面材料可分成两类金属类非金属类 金属型摩擦材料即与钢片对偶的摩擦衬面材料成为金属材料在汽车车辆中常见金属型摩擦材料有钢铸铁和粉沫冶金等摩擦副常见的有钢对钢钢对铸铁和 钢对粉沫冶金等型式采用钢铸铁作为摩擦材料的摩擦片制造较简单机械强度高散热好耐磨但摩擦系数低局部易发生烧蚀胶合及金属转移等现象导致早期失效 粉沫冶金材料一般采用铜基或铁基粉沫冶金主要成分为金属添加石墨和铅提高耐磨性与防止粘着粉沫冶金摩擦材料的主要优点是有较高的摩擦系数且在较大温度变化范围内摩擦系数稳定高温下耐磨性好许用比压较高导热性能好表面开槽可获得良好冷却允许较长时间打滑而不致烧蚀由于其强度低韧性差一般烧结在钢的基片上 非金属的摩擦材料如石墨树脂摩擦材料和石棉树脂摩擦材料等多采用纸基摩擦材料纸基摩擦材料是借用造纸工艺制得的材料具有动摩擦系数大低的静动摩擦系数比接合平稳柔和噪声小等优点[20]表2-1摩擦片材料 表格 21摩擦系数和许用比压 摩擦副材料 工作条件 d pMpa 钢对钢 干式 015,020 02,03 湿式 003,007 1,2 钢对铜丝石棉 干式 025,035 01,02 湿式 010,012 05,06 钢对铸铁 干式 025,04 01,03 钢对纸基 湿式 010,012 2 钢对粉沫冶金 干式 04,05 04,06 湿式 006,012 2,35 工程机械采用的粉沫冶金摩擦材料主要有铜基和铁基两种其中应用较多的是铜基摩擦材料其材料中含有锡锌铅铁等金属成份及二氧化硅二硫化钼石墨等非金属成份这类材料的耐磨性较铁基高且接触均衡不易与对偶件粘结其摩擦片的性能见表2-2所示 表2-2 铜基粉沫冶金摩擦片性能 项 目 铜基湿式压烧法 密度g cm-3 47 67 硬度 HB 15 60 静摩擦因数 011 015 动摩擦因数 004 008 因此选用的摩擦片的材料为钢对粉沫冶金铜基如下表2-3 表2-3 钢对粉末冶金参数 摩擦副材料 工作条件 d pMpa 钢对粉沫冶金 干式 04,05 04,06 湿式 006,012 2,35 23摩擦偶件数量P 在保证传递扭矩的前提下应尽量减少摩擦偶件数摩擦偶件少磨损小结合时压紧力和功率损失少且各片的间隙分布均匀不仅能充分冷却而且还不易产生带排现象片数越多分离时片与片之间越易被润滑油粘住克服粘液的扭矩就大越易产生带排现象但实际离合器由于外廓尺寸受到结构限制为了满足传递扭矩的要求不得不设计成多片式的结构对于换挡离合器其摩擦片一般取3 6 片 因此选取湿式换挡离合器的摩擦偶件数量为P 5即需要钢片P1 5粉沫冶金摩擦片P2 5 24摩擦副Z 表面相邻的主动摩擦片和被动摩擦片构成一个离合器摩擦副又称摩擦对偶由摩擦材料与其配对件组成 在保证传递转矩的前提下应尽量减小摩擦副数结合时轴向摩擦力小压紧力损失也小空转时产生带排转矩小功率也小 为了提高摩擦面的工作性能在湿式离合器摩擦衬面上常开有沟槽它的主要作用是破坏油膜使摩擦副处于边界摩擦状态提高摩滑时的摩擦系数径向槽主要是保证冷却油能流经摩擦片表面提高散热效果同时油流还可将磨损碎屑带走起到清洁摩擦表面的作用由于摩擦片组数P 5则摩擦副数Z 10 25摩擦片表面沟槽 为了提高摩擦片的工作性能在摩擦片表面上常开有沟槽其主要作用有两个 润滑油流过离合器摩擦表面时能更好地冷却和润滑摩擦片表面同时油流还可将摩擦表面上磨损下来的磨屑带走起到清洁摩擦表面的作用 主从片接合时这些沟槽有助于摩擦表面上的油汇集到沟槽中流走当两片相对滑磨时还可以起到刮油和破坏油膜的作用从而建立半液体和临界摩擦提高摩擦因数 摩擦表面的沟槽形式通常有径向槽螺旋槽弧形菱状槽方形槽复合槽螺旋槽加径向槽不同的沟槽形状对摩擦片性能影响是不同的并且对于同一形状的沟槽其深度宽度和密度对摩擦性能也有影响沟槽的设置虽提高了摩擦片的摩擦性能但同时也减小了摩擦面积增加了摩擦片的磨损因此在计算比压和摩擦力矩时必须扣除沟槽的面积 26摩擦片内外径 离合器的主要尺寸参数有摩擦片外径和内径摩擦片的外径选取应使摩擦片最大圆周线速度不超过极限值以免摩擦片发生飞离现象湿式换挡离合器摩擦转矩与摩擦副副数成正比且随摩擦副面积和作用半径增大而增大所以为增大离合器的摩擦转矩一是可以采用增加摩擦副数量的方法二是增大摩擦副的径向尺寸但是摩擦副数量过多一方面会导致活塞行程过大分离不彻底不均匀而造成较大的带排转矩另一方面会导致滑摩时摩擦衬片接触比亚分布的不均匀性增大而加大摩擦副径向尺寸会导致摩擦片圆周速度线速度过大以致使摩擦副间热流密度过大而出现过热发生摩擦偶件烧蚀或裂纹现象因此合理设计摩擦副的尺寸及摩擦副数是非常重要的 261金属型摩擦片外径 R 2-1 式中m 对于金属型摩擦片m 068,082取中间值为075 摩擦副系数取009 摩擦表面接触系数其值等于扣除表面油槽后的净面积与总面积之比无油槽时 1有油槽是一般取 06,07由于金属摩擦片没有油槽则 1 离合器的储备系数 T离合器主动件的计算转矩 摩擦副的许用比压取25 262储备系数 离合器摩擦转矩应大于所有传递的工作转矩才能可靠工作即在摩滑过程中能够保证在一定时间内结合在接合时不大滑因此在摩擦离合器转矩的设计过程中需要预留一定的转矩储备以保证离合器的正常工作用储备系数表示定义如下 2-2 T离合器主动件的计算转矩 储备系数反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度是重要的离合器性能参数储备系数偏小在起步或换挡过程中结合时间延长使摩滑加剧发热严重储备系数偏大则离合器尺寸和质量增大操纵功增大容易熄火且不利于防止过载在储备系数选取过程中需要折中考虑对于湿式换挡离合器其 11,13所以取其中间值 12 而已知离合器所传递最大传递转矩T T 1000 Nm 12 则 Tf T 1200N?m 2-3 由2-3代入2-1得 R ?763mm 在确定摩擦副径向尺寸时内外径的比值m 的取值要适当如果m过小则摩擦衬面宽度过大内外径摩滑速度相差大从而引起内外径温升相差过大而导致摩擦片开裂或翘曲变形如果m值过大则摩擦衬面宽度过小有效利用面积减小摩擦转矩较小换挡离合器的m值一般取06 085则取07 因此内径为r 07R 534mm 263非金属型摩擦片外径为 2-4 因此内径r 07R 595mm 对钢片和粉沫冶金摩擦片是结合在一起产生摩擦而带动离合器输出轴转动使得离合器传递转矩再考虑到摩擦片还需要设计键及液压缸轴的设计等因此对钢片和粉沫冶金摩擦片的尺寸应进行调整对于钢片R 850mmr 700mm对于粉沫冶金摩擦片R 850mmr 700mm 27液压缸尺寸的估算 上述已经对摩擦片的尺寸进行详细的计算对于液压缸的尺寸做初步的估算则 R1 45mmR2 87mm S 28压板行程 湿式多片式离合器分离时各摩擦表面间隙并不均匀但可以用平均间隙来衡 量据统计平均间隙与摩擦片外径R有关议案取一个摩擦副的分离间隙 05mm则压板行程为 f ?Z 05×10 50mm 29摩擦片的外向压紧力 对于湿式离合器采用液压加压旋转液压缸离合器则摩擦片上的法向压紧力F为 F Fst-- 2-5 式中Fst注油压作用在活塞上的静压力Fst Pst? R22-R21 Pst离合器操纵油压 R1和R2液压缸的内半径和外半径 回位弹簧的最大载荷 液压缸离心油压作用在活塞上的离心油压作用力 210离心油压作用力 取半径R处的一个微分环形体积其宽度为b这个体积内所含油的密度为则其质量为 dm 2R?dR?b? 2-6 如液压缸内油的回转角速度为则这一质量所产生的离心力使半径R处的压强产生一个微分增量即 dp 2-7 积分得离心油压Pl为 Pl 2-8 当R R0时是油进入该回转件的入口Pl 0则 C - 2-9 所以 Pl 2-10 整个环形活塞上所受的离心压力为 Fl 2-11 其中油的回转角速度由于滞后的原因比液压缸的角速度稍低如液压缸转速为n时则 2-12 而液压缸的最高转速为n 3800rmin 35796 rads 由于湿式离合器液压缸的液压油是用来传递扭矩通常用的液压油是汽车自动变速器动力传动系统和动力转向系统的工作介质它不仅起到传递力的作用而且还起着润滑和冷却的作用其密度一般为085,09×103kgm3而对于液压缸的尺寸则先选定R1 45mmR2 87mmR0 40mm 因此 Fl 310285N 回位弹簧力与往复运动密封装置的摩擦阻力压紧力损失对活塞的阻力及油缸中油液离心力对活塞的阻力有 2-13 式中Fst 回位弹簧力N 密封摩擦阻力N 压力损失对活塞阻力N 离心油压对活塞阻力N 已知湿式离合器的转矩T 1200N?m而摩擦片有10个摩擦副则每副摩擦片所需传递的扭矩为T0 1200N?m10 120N?m所以其摩擦片的压紧力F F 25477N 2-14 211液压缸的油压 F Fst-Fl- Fst F Fl 则 Pst 6061401665Pa 07MP 所以在满足湿式离合器所传递的扭矩和转速的情况下液压缸所需要的油压为07MPa 212花键的设计 矩形花键加工方便可用磨削方法获得较高的精度按齿数和齿高的不同规定有轻中两个系列轻系列多用于轻载联结或固定联结中系列多用于中等载荷联结或空载下移动的动联结而离合器鼓和轴的连接属于中等载荷的连接所以采用中型系列的花键联结 根据轴与离合器鼓的采用矩形花键联结根据其工作条件所需要的参数如下 表2-3所示 矩形花键 表2-3矩形花键的参数 规格 N×d×D×B C r dl min amin 10×85×90×12 04 03 873 45 213摩擦片的厚度 摩擦片的厚度反映的是摩擦片所传递扭矩的大小离合器在接合过程中摩擦副之间产生相对滑磨部分能量转换成热能离合器零件产生不同的温升摩擦副产生一定的磨损以及冷却油的热容量等来考虑摩擦片的厚度 根据湿式离合器的转速转矩的要求取其经验值 钢片摩擦片的厚度203mm粉末冶金摩擦片的厚度3002mm 第三章 轴的设计 31引言 湿式离合器输入轴和输出轴是离合器动力传递的桥梁是将发动机的输出的动力通过离合器输入轴传递给离合器离合器通过接合再将动力传给输出轴在此过程中就实现了换挡过程使得汽车能够平顺换挡此章是对离合器输入输出轴直径的设计 32轴的材料 轴的材料常采用碳素钢和合金钢[21] 碳素钢 354550等优质碳素结构钢因具有较高的综合力学性能应用较多其中以45号钢用得最为广泛为了改善其力学性能应进行正火或调质处理不重要或受力较小的轴则可采用Q235Q275等碳素结构钢 合金钢合金钢具有较高的力学性能与较好的热处理性能但价格较贵多用于有特殊要求的轴例如采用滑动轴承的高速轴常用20Cr20CrMnTi等低碳合金结构钢经渗碳淬火后提高轴颈耐磨性汽车发动机转子轴在高温高速和重载条件下工作必须具有良好的高温力学性能常用40CrNi38CrMoAlA等合金结构钢值得注意的是钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响甚小因此如欲采用合金钢或通过热处理来提高轴的刚度并无实效此外合金钢对应力集中的敏感性较高因此设计合金钢轴时更应从结构避免或减小应力集中并较小其表面粗糙度 1工作条件 离合器轴是输入轴和输出轴在运行过程中传动扭矩承受交变扭转载荷的作用 2失效形式 过量变形断裂疲劳及磨损失效 3性能要求 具有良好的综合机械性能以防断裂及过量变形高的疲劳抗力防止疲劳断裂 4选材 一般轴类零件是按照强度设计来选材同时考虑材料的冲击韧性和表面耐磨性轴类零件常选用中碳或中碳合金调质钢主要钢种有 4540Cr40MnB40CrNiMo35CrMo等而离合器轴采用的是40Cr 因此可选用40Cr调质作为轴的材料表3-1 40Cr的值和C值 表3-1轴的材料40Cr的参数参数 轴的材料 40Cr 40,52 C 107,98 33轴最小半径的计算 按扭转强度初步估算轴的最小直径对于只传递转矩的圆截面轴其强度条件 ? 3-1 d??C 3-2 式中为轴的扭切应力MPa T为转矩N?mm Wt为抗扭截面系数mm3对圆截面轴Wt P为传递的功率KW n为轴的转速rmin d为轴的直径mm [τ]为许用扭切应力MPa 而已知最大传递转矩T,1200N?m最高转速为n 3800 rmin 则 P 3-3 而 V W?d2 W 2n 因此 P 3-3 将3-2式代入式3-4选取C 100[τ] 45 则 d?C??C? ?4261mm 因此轴的最小半径选取43mm在实际的应用中我们应考虑多方面的因素所以 在湿式离合器的设计中我选用的轴最小半径为50mm 34轴的设计 在确定出轴的最小半径50后根据轴的实际需要轴与零件的连接设计出如下 图轴的结构 图3-1轴的结构设计图 第四章 回位弹簧的设计 41引言 回位弹簧的设计回位弹簧是离合器能够接合后而要能使摩擦片和钢片分离其中包括弹簧的种类弹簧材料的选择以及弹簧各个参数的计算 42回位弹簧的种类和材料 421回位弹簧的种类 螺旋弹簧类型较多按外型可分为普通圆柱螺旋弹簧和变径螺旋弹簧按螺旋线方向可分为左旋弹簧和右旋弹簧圆柱形螺旋弹簧结构简单制造方便应用最广其特性线为直线可作压缩弹簧拉伸弹簧和扭转弹簧当载荷大而径向尺寸又有限制时可将两个直径不同的压缩弹簧套在一起使用成为组合弹簧 422回位弹簧的材料 弹簧在机械中常承受具有冲击性的变载荷所以弹簧材料应具有高的弹性极限疲劳极限一定的冲击韧性塑性和良好的热处理性能等常用的弹簧材料有优质碳素弹簧钢合金弹簧钢和有色金属合金 碳素弹簧钢含碳量在06,09之间如657085等碳素弹簧钢这类钢价廉得热处理后具有较高的强度适宜的韧性和塑性但当弹簧直径大于12mm时不易淬透故仅适用于小尺寸的弹簧 合金弹簧钢承受变载荷冲击载荷或工作温度较高的弹簧需采用合金弹簧钢常用的有硅锰钢和铬矾钢等 有色金属合金在潮湿酸性或其他腐蚀性介质中工作的弹簧宜采用有色金属 合金如硅青铜锡青铜铍青铜等 选择弹簧材料时应充分考虑弹簧的工作条件载荷的大小及性质工作温度和周围介质的情况功用及经济性等因素一般应优先采用碳素弹簧钢丝 1工作条件 回位弹簧是在离合器结合与分离时都在工作承受变载荷的作用 2主要失效形式 塑性变形疲劳断裂快速脆性断裂失效 3性能要求 高的弹性极限屈服强度和抗拉强度高疲劳寿命 4选材 弹簧钢丝按供应状态分为冷拔弹簧钢丝油淬火回火钢丝及退火钢丝等这些钢丝都是通过热处理而获得较高的弹性对于湿式离合器用的是薄片弹簧经常使用如50A65758595或T7A,T12A等钢带来制造则选取60Si2Mn 43圆柱螺旋回位弹簧的设计 从结构形式上看回位弹簧有螺旋弹簧和碟形弹簧两种当离合器内鼓径向尺寸较小螺旋弹簧与离合器摩擦片不能沿轴线方向重叠布置时为了不增加离合器的轴向尺寸可采用尺寸最短的碟形弹簧 在换挡离合器中回位弹簧力对离合器的整体性能有很大影响当弹簧力过大时虽然可以缩短离合器的分离时间但同时增大了压力油作用到离合器活塞上的压力在活塞面积一定的情况下还需提高压力油的比压当弹簧力过小时离合器分离不彻底回位弹簧力与往复运动密封装置的摩擦阻力压紧力损失对活塞的阻力及油缸中油液离心力对活塞的阻力有 4-1 式中Fsp 回位弹簧力N 密封摩擦阻力N 压力损失对活塞阻力N 离心油压对活塞阻力N 431已知条件的分析 1此弹簧是用于离合器回位弹簧是重要的弹簧按?类载荷计算 2在离合器弹簧座周部设计放置20根的圆柱螺旋弹簧 3弹簧所受的最小工作载荷F1为弹簧处于分离的后的自由状态此时的最小 工作载荷是离合器的离心油压弹簧所受的最大工作载荷F2为离合器处于结合状 态时的工作载荷 4先选取弹簧的刚度为k 18N?mm则 F2 k?xx0 F1 k?x Fl20 而Fl 3102085Nx0 5mm因此由上式可得 F2 2451N 432确定弹簧各参数 1 2确定钢丝直径d d? 4-2 暂时取中径D2 14mm弹簧的直径d 25mm则C 56由查表得K 128将各值代 入上式得 d? 16× 246mm 因此查弹簧钢丝的直径表得弹簧的直径应取d 25mm 3决定弹簧的圈数n 其中弹簧的圈数计算公式 n 4-3 式中G弹簧材料的切变模量钢的切变模量G 8×104 MPa k弹簧的刚度18Nmm C旋绕比56 则 n 79?8 圈 4计算弹簧的其他尺寸 内径 D1 D2-d 14-25 115mm 外径 D D2d 1425 165mm 间距 ? 21mm取 25mm 节距 t d 2525 5mm 螺旋升角 两端各并紧一圈并磨平则总圈数 82 10 圈 自由高度 H0 n n1-05 d 4375mm 弹簧在最小载荷F1时的初始变形量 弹簧的安装高度 H1 3513mm 回位弹簧各参数表4-1 表4-1弹簧参数 名称 符号 值 弹簧直径 d mm 25 弹簧中经 D2 mm 14 弹簧内径 D1 mm 115 弹簧外经 D mm 165 旋绕比 C 56 弹簧刚度 K N?mm 18 间距 mm 25 节距 t mm 5 螺旋升角 弹簧圈数 n1 10 弹簧高度 H0 mm 4375 安装高度 H1 mm 3513 所以弹簧的承受的最大载荷 2451×20 4902N Fl 3102085N 所以当操纵油压撤离时回位弹簧足以使摩擦片分离起到离合器的分离作用 第五章 湿式离合器其它零部件的选择 51引言 轴承是承受一定载荷应用于机械的各个领域是标准零件其中包括轴承的种类轴承的应用及湿式离合器所用轴承的选择湿式离合器的密封装置的设计及润滑方式的选择密封装置是确保离合器油路能够正常工作保证离合器能够正常接合及能够起到润滑作用其中包括液压油的选择密封圈的选择润滑方式的选择 52轴承的选择 521轴承的选用 深沟球轴承是最常用的滚动轴承它的结构简单使用方便主要用来承受径向载荷在转速较高又不宜采用推力球轴承时也可用来承受纯轴向载荷与尺寸相同的其它类型轴承比较此类轴承摩擦系数小极限转速高但不耐冲击不适宜承受重载荷深沟球轴承保持架多为钢板冲压浪形保持架大型轴承多采用车制金属实体保持架深沟球轴承广泛应用于汽车拖拉机机床电机水泵农业机械纺织机械等所以在轴上的轴承选用深沟球轴承其型号为6012和6010 滚针轴承是带圆柱滚子的滚子轴承相对其直径滚子既细又长这种滚子称为滚针尽管具有较小的截面轴承仍具有较高的负荷承受能力因此特别适用于径向空间受限制的场合滚针轮廓面在近端面处稍微收缩滚针和滚道线接触修正的结果可避免产生有破坏性的边缘应力所以在齿轮与壳体的连接出用滚针轴承其型号为K90×98×25见表5-1 表5-1轴承标准件的各个参数表格 名称 型号 d D B Cr 深沟球轴承 6012 60 95 18 315 6010 50 80 16 22 名称 型号 Fw Ew Bc 滚针轴承 K90×98×25 90 98 25 53密封装置 531密封装置的种类 密封可分为静密封和动密封两大类静密封主要有垫片密封密封胶密封和直接接触密封三类根据工作压力静密封又分为中低压密封和高压静密封中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫片密封高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型按密封件与其作相对运动的零部件是否接触可分为接触式密封和非接触式密封按密封件的接触位置又分为圆周密封和端面密封端面密封又称为机械密封动密封中的离心密封和螺旋密封是借助机械运动是给介质以动力得到密封故有时又称动力密封 密封装置的好坏对换挡离合器的性能有着重要的影响当由于密封不当导致液压油严重泄漏时工作油压不能建立离合器无法正常结合换挡离合器的密封形式有离合器轴端处的旋转密封油缸活塞处的往复密封及传动轴与离合器鼓处的静密封 旋转密封一般采用密封环密封环的材料为合金铸铁当密封面处的相对线速 度不大时可以考虑选用组合密封圈其密封形式见图5-1 所示组合密封圈的矩形圈由充填PTFE 材料制成形成密封的动态部分并带一个弹性体的密封圈通常为O型圈以确保所要求的持续的弹性施力从而保证长期使用后密封的可靠性同时由于使用了PTFE耐磨材料使其具有较低的摩擦性耐磨性及极好的抗挤出性能 a 轴用组合密封 b 孔用组合密封 图5-1 旋转组合密封的密封形式 传动轴与离合器鼓处的静密封用普通的O 型圈即可也可以使传动轴与离合器鼓紧配合实现密封但这对轴孔处的加工装配精度要求较高 532密封圈的选择 在活塞上采用的是动密封圈密封选用接触式密封矩形密封圈在壳体槽内填以矩形密封圈以诸塞泄漏间隙达到密封的目的 液压油入口处的密封圈采用静密封选用O形环转入密封沟槽后其截面一般受到15,30的液压变形在介质力作用下移至沟槽的一边密封需密封的间隙达到密封的目的O形环密封性能好寿命长结构紧凑装拆方便 54湿式离合器的润滑 541润滑的意义 润滑和密封对滚动轴承的使用寿命具有重要意义润滑的主要目的是减小摩擦与减轻磨损滚动接触部位如能形成油膜还有吸收振动降低工作温度和噪声作用其中对湿式离合器的润滑包括轴承润滑和摩擦片的润滑 542润滑的方式 依据润滑剂供给轴承时的外现状将润滑方式分为脂油两大类润滑方式并进一步将润滑润滑分为油浴润滑连续油流润滑断续油流润滑滴油润滑弥散微滴与 油雾润油五种类型 油润滑在高速高温的条件下脂润滑已不适应时可采用油润滑通过润滑油的循环可以带走大量热量粘度是润滑油的重要特性粘度的大小直接影响润滑油的流动性及摩擦面间形成的油膜厚度轴承工作温度下润滑油的粘度一般是12-15cst转速愈高应选较低的粘度负荷愈重应选较高的粘度常用的润滑油有机械油高速机械油汽轮机油压缩机油变压器油气缸油等 543润滑的选择 滚动轴承的润滑剂可以是润滑脂润滑油或固体润滑剂轴上的深沟球轴承根据其工作条件采用油润滑而齿轮上的滚针轴承由于的转速高产生的热量多采用用的是油润润滑摩擦片之间采用的也是油润滑 第6章 湿式离合器参数的校核 61轴的校核 按弯扭合成法校核轴的强度 1建立力学模型 考虑到左边轴承和右边轴承的接触角左右轴承对轴的支反力作用点因位于轴承的两端齿轮作用与轴上的分布力可视为集中载荷并且作用于齿宽中点上因此该轴的受力计算简图如下图所示6-1a 如图6-1 2计算弯矩画出弯矩图 1计算齿轮的受力根据齿轮的受力计算公式齿轮所受力的大小为 7-1 其中T 1200N?md为齿轮的分度圆半径d 235mm则 Fr Fl 3103N 7-2 F合 Fc 7-3 2根据受力分析简图6-1b可以计算出两支点AB处的支反力及C处的弯矩绘 制其弯矩图M图如图6-1c所示 7-4 所以 8288N 7-5 1854N 7-6 3计算转矩绘制转矩图该轴所受的最大转矩是 T 1200N?m 绘出的转矩图如图6-1d所示 4确定最危险截面的当量弯矩图 7-7 轴的扭切应力是脉冲循环变应力取折合系数 06代入上式得 5确定危险截面计算危险截面轴径d 轴的材料是选用40Cr调质处理查轴的常用材料及其主要力学性能表得再查 轴的许用弯曲应力表得 75MPa则 7-8 在湿式离合器的设计中轴选用最小轴半径是50mm所以轴的半径设计满足强 度要求 62轴承的校核 621轴承的失效形式主要有 1疲劳破坏 滚动轴承工作过程中滚动体相对内圈或外圈不断地转动因此滚动体与滚道接触表面受应力此变应力可近似看作还和按脉动循环变化由于脉动接触应力的反复作用首先在滚动体或滚道的表面下一定深度处产生疲劳裂纹继而扩展到接触表面形成疲劳点蚀致使轴承不能正常工作通常疲劳点蚀是滚动轴承的主要失效形式 2永久变形 当轴承转速很低或间歇摆动时一般不会产生疲劳损坏但在很大载荷或冲击载荷作用下会使轴承滚道和滚动体接触处产生永久变形滚道表面形成变形凹坑从而使轴承在运转中产生剧烈振动和噪声以致轴承不能正常工作 此外由于使用维护和保养不当或密封润滑不良等因素也能引起轴承早期磨损胶合内外圈和保持架破损等不正常失效 622轴承的寿命 滚动轴承的基本额定动载荷是在一定的试验条件下确定的对向心轴承是指承受纯径向载荷如果作用在轴上的实际载荷是既有径向载荷又有轴向载荷则必须将实际载荷换算成与试验条件相当的载荷后才能和基本额定动载荷进行比较换算后的载荷是一种假定的载荷故称为当量动载荷当量动载荷的计算公式为 7-9 式中分别为轴承的径向载荷及轴向载荷XY分别为径向动载荷系数及轴向动载荷系数对于向心轴承当 e时可查出X和Y的数值当?e时轴向力的影响可以忽略不计这时表中Y 0X 1 实际计算时用小时表示轴承寿命比较方便则轴承的寿命计算公式 7-10 式中P为当量动载荷 温度系数 载荷系数 为轴承指数 C为基本额定载荷 623轴承6012的校核 对于a点的轴承6012 3103N 1854N ?e 则当量动载荷P 3103N 所以轴承的寿命计算公式 式中P为当量动载荷 温度系数查表得 10 载荷系数查表得 10 为轴承指数对与球轴承 C为基本额定载荷C 315KN 则 1000h 从寿命计算来看远远大于所要求的1000h所以可选用轴承6012 624轴承6010的校核 对于b点的轴承6010 3103N 8288N ?e 则当量动载荷P 3103N 所以轴承的寿命计算公式 式中P为当量动载荷 温度系数查表得 10 载荷系数查表得 10 为轴承指数对与球轴承 C为基本额定载荷C 22KN 则 1000h 从寿命计算来看轴承的寿命大于所要求的1000h所以可选用轴承6010 第7章 湿式离合器试验台的设计 71引言 湿式离合器试验台的设计试验台是检验湿式离合器的设计是否能够正常接合对离合器的接合与分离进行 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 实验结构能否达到要求其中包括试验台和离合器总成试验箱的设计 对离合器进行试验主要有整车试验和台架试验两种方案整车试验方法直接可靠但由于传感器安装数据采集等的不便性国内外目前一般都采用台架试验国外对离合器的试验研究主要大多都在试验台上进行试验台的工作原理如下电动机带动湿式离合器输入轴使转速升高让湿式离合器接合在电机转速的作用下使湿式离合器结合在此过程中由计算机对测量转矩转速温度等信号并进行处理 72试验台设计的要求 针对湿式离合器接合试验的需求试验台应能满足以下要求 1对试验台能进行湿式离合器接合测试 2准确地模拟离合器的工作状态包括转动惯量的模拟和负载的模拟 3对湿式离合器接合测试时液压执行机构应闭环控制且可通过计算机进行 压力控制 4计算机除了可以控制液压压力外还应对试验台传感器的数据进行收集和处理 5试验台应具有良好的稳定性和安全性 6为了节约能源试验台尽量减少试验耗能 73试验台的设计 731试验台结构的设计 根据湿式离合器的接合性能的要求对湿式离合器的试验台的设计如图所示为湿式离合器接合过程试验装置示意图7-1试验装置由动力系统控制系统数据试验采集系统等组成实验装置能测量并记录输入和输出转速输入和输出转矩湿式离合器的控制油压试验油温等数据如图7-2试验台实物图 1 电涡流测功机 2 转速转矩传感器 3 湿式离合器总成试验箱 4 连接装置 5 转速转矩传感器 7 电机 图7-1试验台的结构图 图7-2 湿式离合器试验台实物图 732电机的选择 1电机的种类 按工作电源分类根据电机工作电源的不同可分为直流电机和交流电机其中交流电机还分为单相电机和三相电机按结构及工作原理分类电机按结构及工作原理可分为直流电机异步电机和同步电机同步电机还可分为永磁同步电机磁阻同步电机和磁滞同布电机异步电机可分为感应电机和交流换向器电机感应电机又分为三相异步电机单相异步电机和罩极异步电机等交流换向器电机又分为单 相串励电机交直流两用电机和推斥电机直流电机按结构及工作原理可分为无刷直流电机和有刷直流电机有刷直流电机可分为永磁直流电机和电磁直流电机电磁直流电机又分为串励直流电机并励直流电机他励直流电机和复励直流电机永磁直流电机又分为稀土永磁直流电机铁氧体永磁直流电机和铝镍钴永磁直流电机按起动与运行方式分类电机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电机电容运转式单相异步电机电容起动运转式单相异步电机和分相式单相异步电机按用途分类电机按用途可分为驱动用电机和控制用电机驱动用电机又分为电动工具包括钻孔抛光磨光开槽切割扩孔等工具用电机家电包括洗衣机电风扇电冰箱空调器录音机录像机影碟机吸尘器照相机电吹风电动剃须刀等用电机及其它通用小型机械设备包括各种小型机床小型机械医疗器械电子仪器等用电机控制用电机又分为步进电机和伺服电机等按转子的结构分类电机按转子的结构可分为笼型感应电机旧标准称为鼠笼型异步电机和绕线转子感应电机旧标准称为绕线型异步电机按运转速度分类电机按运转速度可分为高速电机低速电机恒速电机调速电机低速电机又分为齿轮减速电机电磁减速电机力矩电机和爪极同步电机等调速电机除可分为有级恒速电机无级恒速电机有级变速电机和无级变速电机外还可分为电磁调速电机直流调速电机PWM变频调速电机和开关磁阻调速电机异步电机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速同步电机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速 由于湿式离合器所需要传递的扭矩是T 1000N? m所要求的最高转速n 3800 rmin QABP系列变频调速三相异步电动机是ABB低压电机事业部的又一产品它集国内外同类产品之优点应用计算机辅助设计技术进行设计电机采用耐电晕复合 漆包线运用ABB专有技术降低或杜绝轴电流大幅减少了轴承故障电机设计合理可与国内外同类型变频装置配套互换性通用性强 根据所需要的转速和转矩选用QABP系列变频调速电机型号QABP355L2A额定功率315KW额定转速2985rmin如下图7-2所示 图7-2 QABP355L2A变频调速电机 733转速转矩传感器的选择 在湿式离合器试验台中要使离合器能够正常的结合需要测定其转速和转矩来控制电机的转速和输出的扭矩因此选用JC型转矩转速传感器 JC型转矩转速传感器的基本原理 如图7-3所示为JC型转矩转速传感器的基本原理是通过弹性轴两组磁电信号发生器把被测转矩转速换成具有相位差的两组交流电信号这两组交流电信号的频率相同且与轴的转速成正比而其相位差的变化部分又与被测转矩成正比 图7-3 JC型转矩转速传感器的基本原理 在一根弹性轴的两端安装有两只信号齿轮在两齿轮的上方各装有一组型号线圈在信号线圈内均装有磁钢与信号齿轮组成磁电信号发生器当信号齿轮随弹性轴转动时由于信号齿轮的齿顶及齿谷交替周期性的扫过磁钢的底部使气隙磁导产生周期性的变化线圈内部的磁通量亦产生周期性变化使线圈中感生出近似正弦波的交流电信号这两组交流信号的频率相同与轴的转速成正比因此可以用来测量转速这两组交流电信号之间的相位与其安装的相对位置及弹性轴所传递扭矩的大小及方向有关当弹性轴不受扭时两组交流电信号之间的相位差与信号线圈及齿轮的安装相对位置有关这以相位差一般称初始相位差在设计制造时使其相差半个齿距左右即两组交流电信号之间的初始相位差在180度左右在弹性 轴受扭时将产生扭转变形是两组交流电信号之间的相位差发生变化在弹性变形范围内相位差变化的绝对值与转矩的大小成正比 把这两组交流电信号如图7-4所示用专用屏蔽电缆线送入JW型微机扭矩仪或通过具有其测量功能的扭矩卡送入计算机即可得到转矩转速及功率的精确值 初始相位差 弹性轴受扭后相位差变化 如图7-4 交流电信号曲线图 把这两组交流电信号用专用屏蔽电缆线送入JW型微机扭矩仪或通过具有其测量功能的扭矩卡送入计算机即可得到转矩转速及功率的精确值 如下表7-1是根据湿式离合器的接合要求选取转速转矩传感器的型号参数表 表7-1转速转矩传感器的参数 型号 传递转矩N?m 使用传递转速围rmin 出厂标注转速rmin JCL2 500,2000 0,4000 0,4000 734联轴器的选择 1联轴器的选用计算 在选用标准联轴器或已有推荐的系列尺寸的联轴器型号时一般都是以联轴器所需传递的计算转矩Tc小于所选联轴器的许用转矩[T]或标准联轴器的公称转矩Tn为原则由于传动轴系载荷变化性质不同以及联轴器本身的结构特点和性能不同联轴器实际传递的转矩不等于传递轴系理论上需传递的转矩,通常 7-1 式中T理论转矩即理论输出转矩T 1200N?m n分别为驱动功率和转速 K工作情况系数K 135 Kw动力机系数Kw 10 Kz启动系数Kz 12 Kt温度系数Kt 10 则 2联轴器的选择 根据上述的工作条件选择适合的联轴器如下表7-2 表7-2联轴器的说明和应用 类别 联轴器名称 转矩的范围 最高转速 特点及应用说明 金属弹性元件联轴器 膜片联轴器 JBT9147-1999 JM ?型 40,180000 N?m 10700,1050 rmin 易平衡不需润滑对环境适应性强且结构检点拆装方便工作可靠无噪声有一定的补偿性能和缓冲性能主要用于载荷较平稳的中高速传动可都分代替齿式联轴器 下表7-3是关于膜片联轴器的参数 表7-3联轴器的参数表 型号 公称转矩 瞬时最大转矩 许用转速 轴孔直径 轴长度 转动惯量 JM ?8 TnN?m TN?m npr?min-1 dmm Lmm JKg?m2 2000 3150 4300 60 140 0057 745测功机的选择 1测功机的种类 测功机也称测功器主要用于测试发动机的功率也可作为齿轮箱减速机变速箱的加载设备用于测试它们的传递功率主要分为水力测功机电涡流测功机电力测功机电力测功机利用电机测量各种动力机械轴上输出的转矩并结合转速以确定功率的设备因为被测量的动力机械可能有不同转速所以用作电力测功机的电机必须是可以平滑调速的电机目前用得较多的是直流测功机交流测功机和涡流测功机 直流测功机由直流电机测力计和测速发电机组合而成直流电机的定子由独立的轴承座支承它可以在某一角度范围内自由摆动机壳上带有测力臂它与测力计配合可以检测定子所受到的转矩根据直流电机原理电机的电磁转矩同时施加于定子和转子定子所受到的转矩与转子所受到的转矩大小相等方向相反所以转轴上的转矩可以由定子上量测运行中轴承电刷和风致摩擦等引起的机械转矩会使定子和转子所受的转矩不完全相等这给测量所带来的误差需要加以考虑 直流测功机可作为直流发电机运行作为被测动力机械的负载以测量被测机械的轴上输出转矩也可以作直流发电机运行拖动其他机械以测量其轴上输入转矩转矩与测速发电机测得的转速之积即轴功率 交流测功机通常由一台三相交流换向器电动机和测力计测速发电机组合而成它的测功原理与直流测功机相同 涡流测功机利用涡流产生制动转矩来测量机械转矩的装置它由电磁滑差离合器见电磁调速异步电动机测力计和测速发电机组成被测动力机械与电磁滑差离合器的输入轴连接带动电枢旋转磁极则被安装其上的测力臂掣住只能在一定范围内摆动一角度配合测力计就可以由此摆动角直接读出电枢与磁极间作用的 电磁转矩略去风摩损耗等测量误差时此电磁转矩就等于被测动力机械的输出转矩涡流测功机只能产生制动转矩不能作为电动机运行一般用于测量转速上升而转矩下降或转矩变化而转速基本不变的动力机械 2电涡流测功机的工作原理 由电涡流测功机结构图可知感应子主要由旋转部分和摆动部分电枢和励磁线圈组成转子轴上的感应子形状犹如齿轮与转子同轴装有一个直流励磁线圈当励磁线圈组通以直流电流时其周围便有磁场存在那么围绕励磁组就产生一闭合磁通很明显位于绕组左侧的感应子具有一个极性右侧具有相反的极性旋转时由于磁密值的周期性变化而产生涡流此涡流产生的磁场同产生它的磁场相互作用从而产生与被试机反向的制动力矩使电枢摆动通过电枢上的力臂将制动力传给测量装置 型号 额定吸收功率kw 额定扭矩N?m 最高转速rmin 转动惯量kgm2 CW-250 250 1000 9000 12 图7-5 电涡流测功机实验图 转速测量采用非接触式磁电转速传感器和装于主轴的60齿牙盘