[实用新型]新型液体粘性测功机

说明书

技术领域

本发明涉及于可控加载设备的技术领域，是一种低速大扭矩液体粘性加载设备，可用于电机加载试验台、发动机测功试验及作其它测功用途的场合。

背景技术

液粘测功机是利用液粘传动技术(即HVD技术)发展起来的一种新型测功装置。属于HVD技术在又一新领域的应用，是一种新型测功机，它利用两组摩擦片之间的油膜剪切作用产生阻力并将输入功率以热量的形式散失到润滑油当中，再通过润滑油的循环冷却作用将热量散失到外界。其主要特点是低速时或零速时能发出额定转矩或相当于几倍的额定转矩，转动惯量小，响应快，响应时间不超过200到300ms，适合动态试验。它既不同于以往的HVD产品，又不同于现有的传统测功机，关于这种测功机的研究工作，国内研究的很少，主要集中在北京理工大学，还有上海交通大学、起重机械研究所、上海船用柴油机研究所以及杭州齿轮箱厂等单位，而国外公开介绍这方面的文献也很少。

1995年，北京理工大学车辆传动实验室将HVD技术首次应用于测功装置，自行开发了40kW试验台和630kW液粘测功机试验台，在液粘测功机理论与控制技术方面进行了一定的研究。

其中40kW液粘测功机结构类似早期的普通湿式离合器，有两组摩擦片分别与主动轴和被动轴通过花键套在一起，主动摩擦片通过花键套在主动轴上，沿轴向可自由移动。被动摩擦片通过花键套在被动鼓上，被动鼓通过一拉压传感器在底座上固定不动。润滑油由主动轴进入，从各摩擦片之间的缝隙向四周流出，主动片与从动片间形成油膜，通过油膜的剪切作用产生制动扭矩；通过调节活塞缸中的控制油压，控制活塞的行程，从而控制摩擦片间的油膜厚度，最终实现控制制动扭矩的目的。

630kW液粘测功机的结构设计成双侧同时加载形式，加大了测功机的输出转矩；将电液比例溢流阀直接设计到测功机本体上，减小电液比例溢流阀的设定压力，主动摩擦片间采用分离弹簧使摩擦片分离，减小了带排扭矩。

综合国内外对液粘测功机的研究主要侧重于以下几方面：

(1)液粘测功机机械结构及工作机理研究

从现有的且技术比较成熟的液粘调速离合器入手，详细分析和研究了被动部分不动的液粘测功机油膜压力、承载力和稳定性；分析研究了润滑油膜剪切产生的转矩；并进行了40kW液粘测功机的总体设计、摩擦副和活塞回位弹簧的设计。

文献[26]除对40kW液粘测功机的油膜剪切范围和传递转矩偏差进行一定的研究外，重点研究了带排转矩理论：分析了产生带排转矩的原因，并提出了减小带排转矩的方法，最后用摩擦副外径和摩擦副数二参数对带排转矩进行机械优化设计研究；通过对带排转矩理论的深入研究，进一步优化了液粘测功机的结构，首次采用了液压回位方式和橡胶分离弹簧使得带排转矩得到了极大改善；设计了润滑冷却油路系统和控制油路系统，使得液粘测功机系统进一步完善。

(2)液粘测功机控制特性及控制方案研究

文献[22]建立了基于xPC目标环境的实时测控系统，利用监督计算机模式实现了实时测控系统，利用监督计算机模式实现了实时控制，在分析液粘测功机原理控制系统特性基础上，采用多参数预测控制算法建立了液粘测功机的闭环控制系统，实现恒扭矩控制，使动态控制特性响应得到了提高。

文献[28]结合630kW车辆传动试验台测控系统的建设，在WindowsNT系统平台上建立了具有虚拟仪表特征的数据采集系统；建立了大功率液粘测功机各主要部件的动态数学模型：包括活塞和压盘的动力学模型，基于传统理论的经典带排转矩模型和输出转矩模型，类比湿式摩擦片的输出转矩模型，并在一定假设的基础上得到了简化的液粘测功机动态模型；在分析液粘测功机的理论模型和开环阶跃响应实验数据的基础上采用工控领域先进的动态矩阵控制算法构造P-DMC控制器，响应速度得到一定提高，但稳定性稍差。

文献[25]针对液粘传动存在三个传动区域这个特点首次引用自动整定技术，提出增益调度法，对液粘测功机的闭环控制、数字PID控制理论作了初步的研究，并设计了控制器的硬件和软件电路。效果证明，闭环控制减少了HVD不稳定区，极大改善了带排转矩和输出转矩的波动。