装载机超越离合器可靠性试验台设计.pdf

设计·计算
Design and Calculation
装载机越离合器可靠性试验台设计
徐源俊,黄晓艳,卢海林,滕飞
广西柳工机械股份有限公司
摘要以超越离合器常见失效模式及设计方法等为基础,设计一种可实现加速疲芳寿命试验的超越离合器可靠性试验台。
采用转动飞轮组作为加载系统,并推算出当量飞轮转动惯量的计算式。采用多行程气缸结合I软硬件控制系统作为试验台的
自动换挡系统,实现了机械一液力换挡变速器(安装超越离合器)试验过程的挡位自动切换。根据制定的试验流程,用该试验台
进行了多台次超越离合器可靠性试验,结果表明,该试验台可高效地找出超越离合器的潜在故障。
关键词:超越离合器;可靠性试验;飞轮转动惯量;试验台
装载机用超越离合器安装在变矩器与变速器之间,馈率排行的前3位。
用来传递变矩器与变速器之间的力,主要由中间输入轴、
超越离合器的实际工况多样,受力复杂,目前工程机
外环齿轮、滚柱、保持架及连接螺栓等组成,如图1所示。械企业很少配有能够模拟整机对超越离合器加載进行可
超越离合器能够根据负载自动调节双涡轮变矩器
靠性试验的试验台。以往对超越离合器进行可靠性试验,
I涡和Ⅱ涡工作状态,以满足整机对转矩大小的需求
都是在整机上进行,浪费大量资源和时间。本文主要从总
目前,我国装载机的产量稳居世界第一,其中绝大部分体方案、加载系统及挡位控制系统等方面介绍一种实用
产品使用带有超越离合器的双涡轮变矩器。作为双涡轮的超越离合器可靠性试验台。
变矩器变速器总成中的重要部件,超越离合器使用寿命
短,可靠性不高一直是行业倍感棘手的问题。据统计,
试验台设计要求
超越离合器的外反馈率,一直处于装载机传动系统外反
装载机中的超越离合器在实际工作中,啮合和松开
作者简介:徐源後(1983-),男,广西桂平人,工程师,研究方向:传动系统及零部件试验,试验台设计
工截
第4卷第5期
总第511期
外环齿轮
保持架
滚柱
中间输入轴
连接螺栓
图1超越高合器结构示意图
动作不断地循环,主要失效形式为保持架疲劳断裂、滚柱挡位控制系统及数据采集系统等组成,试验台总体结构
磨损破坏、连接螺栓疲劳拉断、大小齿轮失效及轴承失效示意图如图2所示。
等。在以往超越离合器的研究和设计过程中,将超越
驱动系统主要由直流电机及电机自身的控制系统组
离合器的承载能力和啮合次数作为首要的设计参数,设成,主要用于替代发动机提供动力。样件安装系统用于安
计方法也是以超越离合器的啮合或高频啮合工况条件为装、固定超越离合器,并将动力和负载传递到超越离合
基础制定的們。所以,试验台首先必须能够模拟整机的实器,主要由输入工装、双变系统及安装支座等零部件组
际工况对超越离合器加以交变的负载。
成。本试验台直接采用超越离合器对应的双变系统(变矩
其次,为了缩短试验时间,试验台必须能够做加速疲器、变速器),安装在对应的双变系统上能够非常真实地
劳寿命试验,这就要求试验台有足够的驱动设备和负载再现超越离合器在整机使用过程中的安装定位方式、装
设备。
配尺寸及受力方向等特性。根据不同双变系统的连接尺
另外,试验台要有一定的适应性,以满足不同规格超寸定做不同的输入工装,安装支座的高度设计为可调节
越离合器的试验需求。其他如测试数据的准确性、试验台的形式,以适应不同双变系统的高度。加载系统用于对试
的可靠性及操作的方便性等要求,在试验台的设计和试验样件超越离合器进行加载。挡位控制系统用于控制变
验中,也需要注意。
速器的挡位。数据采集系统用于采集变速器输入输出转
速、变矩器输入输出转矩及超越离合器外环转速等数据,
2试验台总体结构及工作原理
主要包括HIBM转矩传感器、霍尔感应传输传感器及
试验台主要由驱动系统、样件安装系统、加载系统、eDAQ数据采集仪等。变速器与飞轮组通过弹性联轴器
20651工」29
万方数据
设计·计算
Design and Calculation
转矩传感器越离合器
安装系统
电机
转矩、转速
传感器
传动轴
加载系统
图2试验台总体结构示意图
或传动轴连接。试验时,输入电机稳定在一定的转速,通2.1加载系统
过挡位控制系统自动切换变速器的挡位,控制加载系统
加载系统必须能够模拟整机的实际工况,使超越离
飞轮组的转速与方向,模拟整机的各种工况对超越离合合器啮合和分开动作不断地循环,且负载能够方便地调
器施加负载。由于篇幅有限,以下主要对试验台的加载系节,并能够实现大于整机负载的大负载加载,以实现加速
统、挡位控制系统进行详细介绍。
疲劳寿命试验,节约试验时间。加载系统主要包含飞轮
组、夹钳、轴承座及底座等零部件,如图3所示。
夹针
轴承座
飞轮组1
轴承座飞轮组Ⅱ
N
N
sN
底座
图3加载系统结构示意图
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组血「2016-5