说明书-湿式离合器摩擦片热负荷测试系统与实验包箱设计(3)

1.5湿式离合器的研究意义

从湿式离合器的特点来看，湿式离合器是因为其稳定的工作特性在自动变速器系统中得到了广泛的应用，但其也存在着自的身固有的缺点，如何能够在实际的应用中尽可能的发挥其优势并消除弊端，一直都是研究湿式离合器的重点。因此，必须准确了解其具体的工作的特性，因此，对其接合的过程中滑摩特性及热负荷特性所进行的深入研究，对研制

具国产自主知识产权的新型的湿式离合器，提高我国的汽车关键零部件的研发水平具有重要指导与现实意义。

二、研究内容

2.1针对湿式离合器摩擦片热负荷试验的需求,测试系统及包箱应满足以下要求:

（1）、要求所设计的离合器包箱能够实现离合器分离过程、结合过程和温度采集；

（2）、温度测试系统应能够满足对湿式多片离合器工作过程的摩擦副界面温度状态测试的要求；

（3）、被测试的离合器的两侧轴端能够安装传感器测试装置；

（4）、合理设计摩擦片热负荷测试方案，如热传感器在摩擦片分布的位置等，以便能够反映出离合器在结合分离过程中的热变化；

2.2湿式离合器包箱设计：

（1）、轴承座设计、滚动轴承的选择能够满足测试系统的要求，有效寿命满足实验包箱5000h的要求；

（2）、润滑油道及控制油道的合理设计，能够满足分别给轴承和离合器润滑冷却。控制油通过配油套进入离合器控制油道，控制离合器结合；

（3）、输入端电动机的选择；

（4）、增速传动齿轮的设计，用于实现离合器的工作环境；

三、实现方法及预期目标

3.1湿式离合器包箱

被式离合器包箱根据离合器试验的要求专门设计加工。离合器包箱提供离合器实际工作环境，润滑油通过配油套进入输入轴中心油道，分别给轴承和离合器润滑冷却。控制油通过配油套进入离合器控制油道，控制离合器结合。如图2.1为离合器包箱实物图。

图2.1离合器包箱实物图

根据题目要求，本设计中输入功率为90kw电动机，要模拟离合器总成转速达到标准，需要再加入一根轴为离合器总成提速，经改进如图2.2所示离合器包箱简图。

图2.2离合器包箱简图

二.湿式多片离合器温度测试设计方案

2.1设计简述

根据测试要求，需要独立设计出能够模拟出离合器的工作状态的机电结构，通过传感器以及处理设备的及时测出或者反映出离合器的摩擦片的温度的分布情况，找出其工作温度的最大值点。根据此要求，我们通过两种方案对比进行设计。一种是将离合器改造为一个制动器，通过惯量的适当设计以及制动时间的控制，模拟出离合器的实际工况。另一种是在使用离合器的原理，让从动件的转速从0变为一定的速度。

整个系统，需要电机提供动力，有附加飞轮进行惯量的调整，由温度、压力、流量、转矩、转速传感器进行信号采集，由集流环进行传感器动静结合，由油压控制系统进行离合器的控制，由数据采集系统进行数据处理，最终得到实验数据。试验系统原理示意图如图3-1：

2.2方案设计

2.2.1结构设计

结构设计方案有两种，一种是利用制动器原理进行实验；另一种在原离合器进行改装进行实验。

方案1．制动器试验方案

使用制动器原理进行实验，即被动件与箱体依靠花键相连接无相对的转动，以便布置传感器，主动件在被动件的作用下由转动变为静止。其主体结构见图3-2。

图3-2 制动器试验方案

方案2．原离合器改造方案

保留原湿式多片离合器的总体结构，将多副对偶片改为单对对偶片，并将其设计为框架结构。将传位移、压力感器模块的布置模块化，以便灵活地安装在框架上。而温度传感器则通过轴向打孔进行安装。另外，摩擦副中间框架部分，两侧为摩擦片，这样以便测出摩擦片与钢片的温度。见图3-3。

图3-3 离合器测试改造结构

2.2.2传感器

方案1．采用MCMHW红外线温度的测量装置，通过观察其显示特征得到温度场。该装置主要由探测器（含光敏元件和前置放大器）、校准面源、面源温控及前放电源、多自由度减震台和对中设备组成。

MCMHW的工作原理：当被测件表面发射的红外线通过窗口和透镜组成的光路成像在敏感元件表面时，光子的能量被敏感元件吸收，并产生电压。光子的能量和数量与被测件表面的温度以及发射频率有一定函数关系，并且决定着敏感元件所产生的电压大小，因此可以通过电压得到被测件的表面温度。其工作示意图如图3-4,安装位置如图3-5。

图3-4 MCMHW测量示意图

1.摩擦片； 2.透镜； 3.探测器

图3-5 MCMHW的安装位置

方案2．采用热电偶传感器，分别测钢片径向不同位置的温度，及时显示出来。由于传感器随主被动件旋转，则需安装集流环。温度传感器周向分布和径向分布见图3-6(a)和图3-6(b)。

(a) 传感器周向分布示意图

(b) 传感器径向分布示意图

图3-6 传感器布置示意图

2.2.3集流环

方案1．红外线集流环

采用红外线集流环（以下简称RCD）系统进行信号采集[6]。其原理是利用红外线发射电压V/频率F转换的脉冲信号，其原理如图3-7所示。

图3-7 RCD基本原理图

RCD的发射端安装在被测体的同轴上并同步旋转，发射端则静止地固定在旋转轴断面中心线上。其发射与接收装置的安装示意图如图3-8。

图3-8 红外线发射接收装置安装示意图

1.贴传感器区；2.线路板；3.防护罩；4.接收管；5.发射管；6.电源

方案2.采用接触式集流环

如图3-9(a)所示，为接触式的集流环的原理图。

(a) 开式集流环原理图

2.3方案比较和方案选择

2.3.1结构选择

方案一优点：

1.采用制动器结构，使得其结构更加简单，并且可以任意加大或改变静止部分的尺寸及形状，能够更加方便的进行数据的采集，以便来满足传感器或者数据采集要点的特性。