一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台制造技术

本发明专利技术公开了一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台，包括：动力系统、转矩转速传感系统、试验包箱、可视化及PIV系统、恒温油源系统及数据测控系统；单向联轴器安装在试验包箱内；恒温油源系统用于给试验包箱内充入恒温油；动力系统用于驱动试验包箱内的单向联轴器的外环进行转动；转矩转速传感系统用于对单向联轴器的转矩和转速进行动态测量，并通过数据测控系统实时记录显示；可视化及PIV系统通过试验包箱上的可视化透明观察窗口对试验包箱内的油液流场和单向联轴器内部的滚子、弹簧的运动特性进行图像采集，并通过数据测控系统实时记录显示；本发明专利技术能够对处于复杂服役条件下的单向联轴器进行内部性能可视化的测试。下的单向联轴器进行内部性能可视化的测试。下的单向联轴器进行内部性能可视化的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台


[0001]本专利技术属于试验测试装置
，具体涉及一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台。

技术介绍

[0002]单向联轴器是机械传动系统中的重要的组成部分，其主要作用是，在传统系统的工作中可以根据要求随时实现两轴的接合或分离。在车辆传动系统中，单向联轴器有着广泛的应用，其又被称为超越离合器、单向离合器、自由轮或单向轴承，主要集中使用在自动变速器、发动机起动机和液力变矩器之中，是自动变速(AT)车辆综合式液力变矩器的关键部件，它可在一定工况下实现换相功能，即变矩器工况和偶合器工况的相互切换，对综合式液力变矩器传动性能和工作可靠性有很大的影响。在综合式液力变矩器中，将导轮安装于单向联轴器上(如图1)，使液力变矩器导轮在低速比工况下闭锁实现变矩，高速比工况下导轮自由转动实现偶合工况，从而极大提高液力变矩器在高速比工况下的效率。因此，单向联轴器是综合式液力变矩器的核心部件，其性能直接影响其闭锁和偶合工况效率及可靠性。单向联轴器按工作原理主要分为啮合式和摩擦式两种，啮合式主要为棘轮
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棘爪式，摩擦式又可分为滚柱式和楔块式；按结构可分为嵌入式、非接触式等(如图2)。所以不同的部件和结构对单向联轴器的性能有着不同的影响，为获得性能更优的单向联轴器，为了能对超越离合器改进效果进行快速验证，研究其性能，搭建可靠的试验台是十分有必要的。
[0003]目前，国内外已搭建了多种超越离合器综合性能试验台测试系统，大都由驱动装置、加载装置、供油系统、电气控制与操作系统四大部分组成，且结构复杂。但这些针对单向离合器的试验台只测试单向离合器的使用寿命和综合性能，探究其失效时间等，而忽略了对单向联轴器内部的结构的监控，导致无法快速找出影响单向联轴器性能和使用寿命的因素，从而无法快速在控制单一变量的情况下找到最优的部件设计方案。
[0004]在现有技术中：
[0005]中国专利公开号：CN215115156U一种装载机变速器用超越离合器试验台，公开了一种采用双涡轮加超越离合器这种根据负载自适应的特点尤其适用于装载机工况，可以自动实现高速轻载与低速重载间的切换，提高工作效率，降低司机劳动强度，而且箱子工艺成熟，成本低。然而，这款经典的结构也存在短板，就是结构复杂，拆装困难，多级传动导致效率低下，且其中的超越离合器的使用寿命普遍小于3000小时，维修成本大。
[0006]中国专利公开号：CN 106769014 A一种离合器试验台，公开了一种通过调节离合器的转速以及供油压力，对离合器的性能进行试验，可以完成离合器的充放油耐久性能以及指定转速和油压下的整体泄漏量的试验，可以高效完成对离合器的性能试验。然而，该试验台只能对离合器的整体泄漏量测量，无法快速观察和发现影响离合器性能的部件。
[0007]中国专利公开号：CN 115508082 A基于装载机超越离合器的疲劳测试试验装置及试验方法，公开了一种通过限位组件与传动组件的设置，当在对被测件进行装配时，能够通过向外侧拉动传动轴杆，而后通过将被测件插入定位头，而后将被测件通过定位头以及传
动轴杆等组件的配合插入至定位环内部，使其通过若干个定位爪进行定位即可完成被测件的装配，保证后侧实验的稳定性的同时能够有效的提升超越离合器在进行装配、拆卸的便捷性，提升了设备的使用效果，同时通过限位组件的设置，能够使得设备对不同型号的被测件进行限位作业，提升了设备的适用范围。然而，其不能对超越离合器的工作环境进行控制，且局限于测试超越离合器的寿命。
[0008]因此，以上所展现出的方法，都存在一些难以解决的问题：
[0009]1、现有专利和实施方案中的离合器测试试验台大多没有设置超越离合器工况或只有单一工况，不能得到不同工况下的单向联轴器上所受到的扭矩，从而分析液力变矩器工作时的效率问题。
[0010]2、现有专利和实施方案中的离合器测试试验台无法实现单向离合器内部滚子、弹簧等结构的运动状态观测，从而无法深入探究影响单向离合器性能的因素。
[0011]3、现有方案中，电机和试验包箱之间的转矩转速传感器多为稳态低频传感器，无法获取高频动态数据，且无法同步获取单向联轴器内部零件的运动状态，以及油液的流动状态，故而无法开展宏观动力特性和微观运动状态的对比研究。
[0012]综上所述，一种结构简单，有可视化窗口，拆卸方便，可适用于多种形式单向联轴器的试验台具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，本专利技术提供了一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台，能够对处于复杂服役条件下的单向联轴器进行内部性能可视化的测试。
[0014]本专利技术是通过下述技术方案实现的：
[0015]一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台，包括：动力系统、转矩转速传感系统、试验包箱、可视化及PIV系统、恒温油源系统及数据测控系统；
[0016]所述单向联轴器安装在试验包箱内，单向联轴器的外环与试验包箱的输入端连接、内环与试验包箱的输出端连接；
[0017]恒温油源系统与试验包箱通过液压软管连接，用于给试验包箱内充入恒温油；
[0018]动力系统通过刚性轴连接至试验包箱的输入端，转矩转速传感系统安装在该刚性轴上；动力系统用于驱动试验包箱内的单向联轴器的外环进行转动；转矩转速传感系统用于对单向联轴器的转矩和转速进行动态测量；试验包箱上加工有多个可视化透明观察窗口，可视化及PIV系统通过该可视化透明观察窗口对试验包箱内的油液流场和单向联轴器内部的滚子、弹簧的运动特性进行图像采集；
[0019]数据测控系统分别与转矩转速传感系统和可视化及PIV系统电性连接，数据测控系统用于采集并实时记录显示单向联轴器的转矩和转速数据、油液流场和单向联轴器内的滚子、弹簧的运动特性的图像数据。
[0020]进一步的，所述试验台还包括若干传感器；
[0021]所述若干传感器包括压力传感器、温度传感器、振动传感器和声压传感器；
[0022]所述压力传感器和温度传感器均安装在试验包箱的内壁面，用于实时获取和监控浸入恒温油内的单向联轴器的工作温度和压力；所述振动传感器和声压传感器均安装在试验包箱的输出端，用于测量单向联轴器的振动特性和噪声水平；
[0023]所述数据测控系统还与所述若干传感器电性连接，数据测控系统还用于采集并实时记录显示单向联轴器的工作温度和压力数据、单向联轴器的振动特性和噪声水平数据。
[0024]进一步的，所述转矩转速传感系统采用在动态条件和稳态条件下均能够测量的转矩转速传感器，完成单向联轴器的高频转速转矩信号的动态记录；且刚性轴、转矩转速传感系统及单向联轴器同轴分布。
[0025]进一步的，所述单向联轴器包括：外环、挡板、内环、滚子及弹簧；内环同轴安装在外环内，内环与外环之前形成环形空腔；若干滚子沿周向均匀分布在内环与外环之间的环形空腔内，且每个滚子均通过弹簧安装在外环的内壁面；挡板安装在所述环形空腔的两端面，对滚子进行轴向限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台，其特征在于，包括：动力系统、转矩转速传感系统、试验包箱、可视化及PIV系统、恒温油源系统及数据测控系统；所述单向联轴器安装在试验包箱内，单向联轴器的外环与试验包箱的输入端连接、内环与试验包箱的输出端连接；恒温油源系统与试验包箱通过液压软管连接，用于给试验包箱内充入恒温油；动力系统通过刚性轴连接至试验包箱的输入端，转矩转速传感系统安装在该刚性轴上；动力系统用于驱动试验包箱内的单向联轴器的外环进行转动；转矩转速传感系统用于对单向联轴器的转矩和转速进行动态测量；试验包箱上加工有多个可视化透明观察窗口，可视化及PIV系统通过该可视化透明观察窗口对试验包箱内的油液流场和单向联轴器内部的滚子、弹簧的运动特性进行图像采集；数据测控系统分别与转矩转速传感系统和可视化及PIV系统电性连接，数据测控系统用于采集并实时记录显示单向联轴器的转矩和转速数据、油液流场和单向联轴器内的滚子、弹簧的运动特性的图像数据。2.如权利要求1所述的一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台，其特征在于，所述试验台还包括若干传感器；所述若干传感器包括压力传感器、温度传感器、振动传感器和声压传感器；所述压力传感器和温度传感器均安装在试验包箱的内壁面，用于实时获取和监控浸入恒温油内的单向联轴器的工作温度和压力；所述振动传感器和声压传感器均安装在试验包箱的输出端，用于测量单向联轴器的振动特性和噪声水平；所述数据测控系统还与所述若干传感器电性连接，数据测控系统还用于采集并实时记录显示单向联轴器的工作温度和压力数据、单向联轴器的振动特性和噪声水平数据。3.如权利要求1所述的一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台，其特征在于，所述转矩转速传感系统采用在动态条件和稳态条件下均能够测量的转矩转速传感器，完成单向联轴器的高频转速转矩信号的动态记录；且刚性轴、转矩转速传感系统及单向联轴器同轴分布。4.如权利要求1所述的一种单向联轴器动态性能及微观运动观测试验台，其特征在于，所述单向联轴器包括：外环、挡板、内环、滚子及弹簧；内环同轴安装在外环内，内环与外环之前形成环形空腔；若干滚子沿周向均匀分布在内环与外环之间的环形空腔内，且每个滚子均通过弹簧安装在外环的内壁面；挡板安装在所述环形空腔的两端面，对滚子进行轴向限位；所述试验包箱包括：传动轴、旋转轴、压盖一、压盖二、焊接箱体、透明盖、圆观察窗盖板、圆观察窗、限位板、固定轴、内卡环及外卡环；所述焊接箱体为矩形箱体，焊接箱体的顶面安装有一个透明盖；所述焊接箱体的一侧面固定有压盖二；所述焊接箱体的另一相对侧面固定有圆观察窗和圆观察窗盖板，且圆观察窗采用圆形的透明钢化玻璃；所述旋转轴的一端为圆柱，另一端为圆筒，且所述圆筒的内圆周面加工有齿一；所述旋转轴通过轴承A支撑在压盖二内，且旋转轴的圆柱端伸出于所述焊接箱体，旋转轴的圆筒端位于焊接箱体内；所述轴承A的内圈通过旋转轴上的台阶面和套装在旋转轴上的内卡环、外卡环轴向限位；所述轴承A的外圈通过压盖二上的限位台阶及安装在压盖二上的压盖一的
端面轴向限位；且压盖一的内圆周面与旋转轴的圆柱之间形成动密封；所述固定轴同轴安装在所述旋转轴的圆筒内，且固定轴的一端固定在圆观察窗...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘城，郭猛，柳景灿，柯志芳，闫清东，魏巍，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：