一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种离合器油拖力矩测量装置。

背景技术

机械传动领域中的离合器在脱开时，输入端处于静止状态、输出端处于高速旋转状态，离合器试验台的传动原理如图1所示，而离合器内部存在大量的润滑油，输出端带动外层润滑油高速旋转，由于润滑油的粘性，内外层润滑油之间产生粘性摩擦损失，对外表现为油拖力矩，离合器油拖力矩产生原理如图2所示，油拖力矩使输出端功耗增加，使输入端产生旋转趋势无法保持静止状态，增加了输入端维修的困难；因此离合器试验时，需要测量输入端静止、输出端在不同转速下的油拖力矩；离合器油拖力矩通常为额定力矩的0.5％-3％左右，目前通常采用小量程的标准测扭仪，串联在离合器的试验台的传动轴系内进行测量，输出端设置侧扭仪测量油拖力矩的传动原理如图3所示，输入端设置侧扭仪测量油拖力矩的传动原理如图4所示，其缺点是：为保证测量准确性，必须采用小量程测扭仪，而小量程测扭仪轴径小，与离合器试验台的传动轴系不匹配，在离合器进行动作试验时必须将小量程测扭仪拆掉，否则会导致小量程测扭仪损坏，反复拆装测扭仪降低了试验台的可靠性，也增加了试验时间成本；同时由于测扭仪的安装位置影响，测出来的带排扭矩是包含试验台传动轴系轴承摩擦力矩的，并不是十分准确。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有离合器油拖力矩测量方法中需要拆装串接的小量程测扭仪，同时测出来的带排扭矩包含轴系摩擦力矩，导致油拖力矩测量不准确的问题，提出了一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置及测量方法。

本发明所述的一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置，该测量装置包括测量本体和导向块；

所述测量本体安装在离合器壳体上；

所述导向块安装在离合器输入端上；

测量本体包括活塞体、活塞密封、滚轮、滚轮销轴、复位弹簧、油缸体、油缸尾盖和压力传感器；

所述油缸体的外部固定在离合器试验箱壳体上；

所述活塞体安装在油缸体内部，油缸尾盖安装在油缸体端部；

所述活塞体包括活塞杆、活塞和测量柱；

活塞杆的顶端与活塞的底端固定在一起；测量柱的底端与活塞的顶端固定在一起，测量柱的顶端从油缸尾盖中心穿出；活塞与油缸体以及油缸尾盖形成封闭的活塞腔，并且活塞沿着油缸体的内壁做往复运动；

所述活塞密封为环状结构，活塞密封嵌套在活塞的中部；

所述复位弹簧安放在油缸体下部与活塞之间；复位弹簧的回复力使活塞靠近油缸尾盖；

所述滚轮轴连在活塞杆的底端；

所述导向块设有倾斜的导向面；所述导向面与滚轮相接触；

所述压力传感器设置在油缸尾盖上，并且压力传感器用于测量活塞腔内部的油液压力。

进一步的，所述油缸体在复位弹簧的安装位置上开有呼吸油孔，呼吸油孔使空气自由进入复位弹簧的安装位置。

进一步的，所述油缸尾盖包括尾盖本体和压力释放阀；

所述压力传感器设置在尾盖本体上；

所述压力释放阀安装在尾盖本体上，当活塞腔压力过大时，压力释放阀自动打开，使活塞腔内的油液释放出来，在压力释放阀泄油的同时复位弹簧使活塞体上移，进而使滚轮与导向块脱离接触，实现了过载保护。

进一步的，所述尾盖本体上安装有注油螺塞，拆掉注油螺塞后，活塞腔与外界联通。

进一步的，尾盖本体与油缸体之间通过螺钉固定，尾盖本体与离合器试验箱壳体之间通过螺钉固定；尾盖本体通过内层密封圈与油缸体之间实现密封；尾盖本体通过外层密封圈与离合器试验箱壳体之间实现密封。

进一步的，所述活塞杆为圆柱形，并且活塞杆的相对两侧分别设置有第一导向面303和第二导向面；

所述活塞杆通过设置在油缸体内壁上的油缸活塞导向进行定位。

进一步的，所述复位弹簧为圆柱形螺旋弹簧结构。

进一步的，导向块通过导向块销钉和导向块螺钉固定在离合器输入端上。

一种机械液压式离合器油拖力矩测量方法，该测量方法是基于一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置实现的，该测量方法为：

将测量本体通过螺钉固定在离合器试验箱壳体上，转动离合器输入端，使导向块的导向面与滚轮接触，记录测量柱伸出油缸尾盖的距离，通过换算得到滚轮与导向面接触点到离合器旋转轴线的半径，油拖力矩T1使导向面压紧滚轮，继而使活塞体产生运动，使活塞腔体积减小，压力升高，压力传感器测量出活塞腔内部压力P1，压力P1乘以活塞与测量柱面积的差值，换算得到导向面与滚轮的接触力圆周方向的切向分力，该切向分力与接触点半径的乘积，得到油拖力矩T1的数值，离合器输出端以不同转速运转时，油拖力矩T1发生变化时，活塞腔内部压力P1也跟随变化，因此通过测量P1的数值，经过换算，得到离合器输出端不同转速下，油拖力矩T1的数值。

当进行离合器的其他试验时，只需测量本体在离合器试验箱壳体拆除即可，不要改变原来离合器试验台的传动轴系的安装状态，试验过程转换更短；如果在测量油拖力矩T1出现过载的情况，活塞腔内部压力P1将超过压力释放阀的开启设定值，活塞腔将开始泄油，复位弹簧使活塞体运动，并使滚轮远离导向块，使两者不再发生接触，实现过载保护。

本发明的有益效果为：通过测量本体替换测扭仪进行油拖力矩测量，测量本体设置在离合器试验箱壳体上，可排除离合器试验台主传动轴系摩擦力矩的影响，较准确的测量出离合器本身的油拖力矩，安装方便，节省试验设备安装时间，同时具备油拖力矩过载保护功能，降低试验设备损坏概率，提升试验安全性。

附图说明

图1为背景技术中离合器试验台的传动原理图；

在图1中，进行功能测试的离合器10位于输入端齿轮箱46和输出端齿轮箱34之间，离合器脱开时，输入端拖动电机48通过输入端齿轮箱46可以带动离合器10的输入端旋转，输出端拖动电机38通过输出端齿轮箱34可以带动离合器10的输出端旋转。离合器结合后，输入端拖动电机48可以带动整个试验台旋转。

图2为离合器油拖力矩产生原因原理图；

在图2中，离合器脱开时，离合器输入端6和离合器输出端12均可围绕离合器旋转轴线(1)自由旋转，润滑油从润滑油流入口4流过离合器输入端的齿9与离合器输出端的齿13之间的间隙，从润滑油流出口8排出，离合器输入端转速V1＝0,离合器输出端转速为V2，并且V2>V1，于是离合器输入端6在输出端12上产生了油拖力矩T1；

进行离合器带排扭矩测试时，输入端拖动电机48保持静止，离合器输入端转速V1＝0，输出端拖动电机38带动离合器输出端旋转，离合器输出端转速为V2；由于V2>V1，离合器内部产生油拖力矩，油拖力矩一般随转速差V2-V1增大而增大，油拖力矩的存在可以通过观察输入端拖动电机48的工作电流变化，工作电流随V2增大而增大，表明输入端拖动电机48的功耗在增加；为了较准确的测量出离合器油拖力矩随转速的变化关系；需要在传动轴系中设置测扭仪。

图3为背景技术中输出端设置侧扭仪测量油拖力矩的传动原理图；

在图3中，输出端侧扭仪35设置在输出端拖动电机38和输出端齿轮箱34之间；

图4为背景技术中输入端设置侧扭仪测量油拖力矩的传动原理图；

在图4中，输入端侧扭仪45设置在输入端拖动电机48和输入端齿轮箱46之间；

图5为具体实施方式一中测量本体的安装位置示意图；

图6为具体实施方式一所述的一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置纵剖面视图；

图7为具体实施方式一所述的一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置横剖面视图；

图8为图7的放大图；

图9为图8的滚轮处剖面视图；

图10为与图8垂直的剖面视图；

图11为具体实施方式一所述的一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置过载保护中的状态结构示意图；

图12为具体实施方式一所述的一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置过载保护后的状态结构示意图。

其中，1为离合器旋转轴线；4为润滑油流入口；6为离合器输入端；8为润滑油流出口，9为离合器输入端的齿；10为离合器为；12为离合器输出端；13为离合器输出端的齿；34为输出端齿轮箱；35为输出端侧扭仪；38为输出端拖动电机；45为输入端测扭仪；46为输入端齿轮箱；48为输入端拖动电机；100为测量本体；200为导向块；220为导向块销钉；210为导向块螺钉；230为导向面；1000为离合器试验箱壳体；300为活塞体；301为活塞杆；302为活塞；303为活塞杆第一导向面；304为活塞密封；305活塞杆第二导向面；310为滚轮；320为滚轮销轴；330为复位弹簧；350为测量柱；400为油缸体；420为油缸活塞导向；440为油缸壁；430为弹簧安装定位面；450为呼吸油孔；460为活塞腔；500为油缸尾盖；502为尾盖螺钉；504为测量杆密封圈；506为内层密封圈；508为外层密封圈；520为尾盖本体；540为注油螺塞；560为压力释放阀；302为第一导向面；304为第二导向面；580为压力传感器。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图5至图12说明本实施方式，本实施方式所述的一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置，该测量装置包括测量本体100和导向块200；

所述测量本体100安装在离合器壳体1000上；

所述导向块200安装在离合器输入端6上；

测量本体100包括活塞体300、活塞密封304、滚轮310、滚轮销轴320、复位弹簧330、油缸体400、油缸尾盖500和压力传感器580；

所述油缸体400的外部固定在离合器试验箱壳体1000上；

所述活塞体300安装在油缸体400内部，油缸尾盖500安装在油缸体400端部；

所述活塞体300包括活塞杆301、活塞302和测量柱350；

活塞杆301的顶端与活塞302的底端固定在一起；测量柱350的底端与活塞302的顶端固定在一起，测量柱350的顶端从油缸尾盖500中心穿出；活塞302与油缸体400以及油缸尾盖500形成封闭的活塞腔460，并且活塞302沿着油缸体400的内壁做往复运动；

所述活塞密封304为环状结构，活塞密封304嵌套在活塞302的中部；

所述复位弹簧330安放在油缸体400下部与活塞302之间；复位弹簧330的回复力使活塞302靠近油缸尾盖500；

所述滚轮310轴连在活塞杆301的底端；

所述导向块200设有倾斜的导向面230；所述导向面230与滚轮310相接触；

所述压力传感器580设置在油缸尾盖500上，并且压力传感器580用于测量活塞腔460内部的油液压力。

在本实施方式中，将测量本体100通过螺钉502固定在离合器试验箱壳体1000上，转动离合器输入端6，使导向块200的导向面230与滚轮310接触，记录测量柱350伸出尾盖本体520的距离，通过换算可得到滚轮310与导向面230接触点到离合器旋转轴线1的半径，油拖力矩T1使导向面230压紧滚轮310，进一步使活塞体300产生运动，使活塞腔460体积减小，压力升高，压力传感器580测量出活塞腔460内部压力P1，压力P1乘以活塞302与测量柱350面积的差值，换算得到导向面230与滚轮310的接触力圆周方向的切向分力，该切向分力与接触点半径的乘积，得到油拖力矩T1的数值，离合器输出端12以不同转速运转时，油拖力矩T1发生变化时，活塞腔460内部压力P1也跟随变化，因此通过测量P1的数值，经过换算，就得到了离合器输出端12不同转速下，油拖力矩T1的数值。

当进行离合器的其他试验时，只需测量本体100在离合器试验箱壳体1000拆除即可，不要改变原来离合器试验台的传动轴系的安装状态，试验过程转换更短；如果在测量油拖力矩T1出现过载的情况，活塞腔460内部压力P1将超过压力释放阀560的开启设定值，活塞腔460将开始泄油，复位弹簧330使活塞体300运动，并使滚轮310远离导向块200，使两者不再发生接触，实现过载保护。

导向块200与滚轮310接触的导向面230为斜面，导向块200随离合器输入端6旋转时，滚轮310在导向面230的作用下产生沿活塞杆301轴向的分力，推动活塞体300轴向运动。圆柱形的塞杆301两侧制有导向面303和导向面305，可防止活塞杆301旋转。

图9中，滚轮310安装在活塞杆301上通过滚轮销轴320支撑，圆柱形的活塞杆301两侧削边，形成第一导向面303和第二导向面305，第一导向面303和第二导向面305在油缸活塞导向420中导向，使活塞体300只可往复运动而不能旋转。

图10中，活塞尾部测量柱350从尾盖本体520中心穿出，并通过测量杆密封圈504密封；活塞体300，往复运动时，活塞尾部测量柱350始终有一部分露在尾盖本体520的外部，尾盖本体520上还安装有压力释放阀560，当活塞腔460压力过大时，压力释放阀560可以自动打开，使活塞腔460的油释放出来。

图11中,油拖力矩T1过大，压力释放阀560泄油，在压力释放阀560泄油的同时复位弹簧使活塞体300上移，进而使滚轮310与导向块200脱离接触，实现了过载保护。

图12中，压力释放阀560泄油后，离合器输入端6可以在油拖力矩T1作用下连续旋转。

优选实施例中，所述油缸体400在复位弹簧330的安装位置上开有呼吸油孔450，呼吸油孔450使空气自由进入复位弹簧330的安装位置。

在本实施方式中，呼吸油孔450的设置保证活塞体300往复运动顺畅。

优选实施例中，所述油缸尾盖500包括尾盖本体520和压力释放阀560；

所述压力传感器580设置在尾盖本体520上；

所述压力释放阀560安装在尾盖本体520上，当活塞腔460压力过大时，压力释放阀560自动打开，使活塞腔460内的油液释放出来，在压力释放阀560泄油的同时复位弹簧使活塞体300上移，进而使滚轮310与导向块200脱离接触，实现了过载保护。

优选实施例中，所述尾盖本体520上安装有注油螺塞540，拆掉注油螺塞540后，活塞腔460与外界联通。

优选实施例中，尾盖本体520与油缸体400之间通过螺钉530固定，尾盖本体520与离合器试验箱壳体1000之间通过螺钉502固定；尾盖本体520通过内层密封圈506与油缸体400之间实现密封；尾盖本体520通过外层密封圈508与离合器试验箱壳体1000之间实现密封。

优选实施例中，所述活塞杆301为圆柱形，并且活塞杆301的相对两侧分别设置有第一导向面303和第二导向面305；

所述活塞杆301通过设置在油缸体400内壁上的油缸活塞导向420进行定位。

优选实施例中，所述复位弹簧330为圆柱形螺旋弹簧结构。

优选实施例中，导向块200通过导向块销钉220和导向块螺钉210固定在离合器输入端6上。

具体实施方式二、一种机械液压式离合器油拖力矩测量方法，该测量方法是基于具体实施方式一所述的一种机械液压式离合器油拖力矩测量装置实现的，该测量方法为：

将测量本体100通过螺钉固定在离合器试验箱壳体1000上，转动离合器输入端6，使导向块200的导向面230与滚轮310接触，记录测量柱350伸出油缸尾盖500的距离，通过换算得到滚轮310与导向面230接触点到离合器10旋转轴线的半径，油拖力矩T1使导向面230压紧滚轮310，继而使活塞体300产生运动，使活塞腔460体积减小，压力升高，压力传感器580测量出活塞腔460内部压力P1，压力P1乘以活塞302与测量柱350面积的差值，换算得到导向面230与滚轮310的接触力圆周方向的切向分力，该切向分力与接触点半径的乘积，得到油拖力矩T1的数值，离合器输出端12以不同转速运转时，油拖力矩T1发生变化时，活塞腔460内部压力P1也跟随变化，因此通过测量P1的数值，经过换算，得到离合器输出端12不同转速下，油拖力矩T1的数值。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。