專利名稱：高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電一體化領(lǐng)域中的發(fā)動(dòng)機(jī)離合器領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法是采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，離合器通過(guò)增速器增速后才能達(dá)到試驗(yàn)轉(zhuǎn)速；而交流變頻技術(shù)的發(fā)展使得交流調(diào)速方法優(yōu)于傳統(tǒng)的通過(guò)增速器增速的方法，并且試驗(yàn)成本也低的多。目前適用于高速轉(zhuǎn)軸扭矩檢測(cè)的傳感器價(jià)格非常高，并且安裝也很困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)方法通過(guò)間接測(cè)量得到離合器的扭矩值，以降低試驗(yàn)成本，并提高試驗(yàn)控制精度。
為了達(dá)到這一目的，本發(fā)明的高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟1、一種高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟a、進(jìn)行磨合試驗(yàn)，在這個(gè)階段、離合器外圈保持扭矩恒定，由內(nèi)圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)離合器內(nèi)圈恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行，使內(nèi)圈電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，使新的離合器進(jìn)行磨合試驗(yàn)；b、進(jìn)行接合試驗(yàn)，在這個(gè)階段，使內(nèi)圈電機(jī)按轉(zhuǎn)速譜上升，同時(shí)使外圈電機(jī)處在發(fā)電工作狀態(tài)進(jìn)行扭矩加載，這時(shí)由內(nèi)圈變頻器測(cè)出內(nèi)圈電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te，通過(guò)公式I計(jì)算出內(nèi)圈電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，再通過(guò)公式II計(jì)算出外圈加載扭矩TXTL=Te-Jdωdt---(I)]]>TX＝TL-T0(II)；公式II中，T0為內(nèi)圈電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，該空載轉(zhuǎn)矩是在不安裝外圈電機(jī)時(shí)，測(cè)出的一系列值，存儲(chǔ)在數(shù)組中，供動(dòng)態(tài)計(jì)算加載扭矩時(shí)使用；c、進(jìn)行超越試驗(yàn)，內(nèi)圈電機(jī)斷電不工作，外圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)離合器外圈轉(zhuǎn)速迅速或者在預(yù)定時(shí)間內(nèi)上升到預(yù)定值并保持恒速運(yùn)行；d、通過(guò)霍爾傳感器測(cè)出外圈電機(jī)的轉(zhuǎn)速和內(nèi)圈電機(jī)的轉(zhuǎn)速，霍爾傳感器輸出脈沖并經(jīng)頻壓轉(zhuǎn)換變換成電壓信號(hào)，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換進(jìn)入工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)軟件進(jìn)行閉環(huán)PID算法，控制量經(jīng)DA輸出給內(nèi)圈變頻器和外圈變頻器。
采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法具有如下特點(diǎn)(1)采用三相交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)和加載，無(wú)需增速器，控制精度高，成本低；(2)三相交流異步電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)加載，加載大小的控制通過(guò)改變同步轉(zhuǎn)速進(jìn)而改變轉(zhuǎn)差率的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；(3)扭矩檢測(cè)采用間接折算的方式，不需要扭矩傳感器；(4)轉(zhuǎn)速控制器由工控機(jī)中軟件實(shí)現(xiàn)，控制精度高


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明圖1為本發(fā)明所采用的閉環(huán)原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，內(nèi)圈電機(jī)和外圈電機(jī)根據(jù)被試件的轉(zhuǎn)速和加載載荷來(lái)選型，對(duì)應(yīng)的內(nèi)圈變頻器和外圈變頻器則根據(jù)內(nèi)圈電機(jī)和外圈電機(jī)的額定功率和額定轉(zhuǎn)速來(lái)選型。轉(zhuǎn)速檢測(cè)采用霍爾傳感器與安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的磁塊感應(yīng)產(chǎn)生的脈沖來(lái)測(cè)量，先將脈沖整形倍頻后變換成電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換進(jìn)入工控機(jī)。
圖1中的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)由軟件指令控制，磨合和接合試驗(yàn)時(shí)扭矩控制閉環(huán)工作，超越試驗(yàn)時(shí)外圈電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制工作，閉環(huán)控制算法采用改進(jìn)型PID控制。
先把轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換到磨合、接合試驗(yàn)，進(jìn)行如下的磨合試驗(yàn)和接合試驗(yàn)a、進(jìn)行磨合試驗(yàn)，在這個(gè)階段、離合器外圈保持扭矩恒定，由內(nèi)圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)離合器內(nèi)圈恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行，使內(nèi)圈電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，使新的離合器進(jìn)行磨合試驗(yàn)；b、進(jìn)行接合試驗(yàn)，在這個(gè)階段，使內(nèi)圈電機(jī)按轉(zhuǎn)速譜上升，同時(shí)外圈電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)進(jìn)行扭矩加載，這時(shí)由內(nèi)圈變頻器測(cè)出內(nèi)圈電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te，通過(guò)公式I計(jì)算出內(nèi)圈電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，TL=Te-Jdωdt---(I)]]>然后通過(guò)公式II計(jì)算出外圈加載扭矩TX，外圈加載轉(zhuǎn)矩等于內(nèi)圈電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩減去內(nèi)圈電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，即TX＝TL-T0(II)；公式II中，TX為外圈加載扭矩，T0為內(nèi)圈電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，內(nèi)圈電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩在不安裝外圈電機(jī)的時(shí)候，測(cè)出不同轉(zhuǎn)速下一系列的值，存儲(chǔ)在數(shù)組中，供動(dòng)態(tài)計(jì)算加載扭矩時(shí)使用。
再將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)切換到超越試驗(yàn)C、進(jìn)行超越試驗(yàn)，內(nèi)圈電機(jī)斷電不工作，外圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)離合器外圈轉(zhuǎn)速上升到預(yù)定值并保持恒速運(yùn)行；D、通過(guò)霍爾傳感器測(cè)出外圈電機(jī)的轉(zhuǎn)速和內(nèi)圈電機(jī)的轉(zhuǎn)速，霍爾傳感器輸出脈沖并經(jīng)頻壓轉(zhuǎn)換變換成電壓信號(hào)，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換進(jìn)入工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)軟件進(jìn)行閉環(huán)PID算法，控制量經(jīng)DA輸出給內(nèi)圈變頻器和外圈變頻器。
外圈電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的大小跟轉(zhuǎn)差率有關(guān)(此時(shí)轉(zhuǎn)差率小于0)，如下式所示T=KT′sR2U12R22+(sXσ20)2]]>其中KT′都是跟電機(jī)構(gòu)造有關(guān)的常數(shù)；R2為轉(zhuǎn)子電阻，Xσ20為轉(zhuǎn)子每相漏電抗；U1為每相電壓有效值。轉(zhuǎn)差率在-sm～0之間時(shí)，轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)差率的變化是單調(diào)遞增的，且接近于線性增加，可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)差率的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)加載扭矩的控制。具體來(lái)講，通過(guò)改變同步轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)差率的控制。
該裝置的控制器以工控機(jī)為核心，采用研華公司的多功能數(shù)據(jù)采集卡PCL812-PG實(shí)現(xiàn)AD和DA功能。控制軟件采用Windows環(huán)境下C++Builder軟件編制。
通過(guò)以上對(duì)本發(fā)明的高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法的介紹，可以看出本發(fā)明具有如下特點(diǎn)(1)采用三相交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)和加載，無(wú)需增速器，控制精度高，成本低；(2)三相交流異步電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)實(shí)現(xiàn)加載，加載大小的控制通過(guò)改變同步轉(zhuǎn)速進(jìn)而改變轉(zhuǎn)差率的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；(3)扭矩檢測(cè)采用間接折算的方式，不需要扭矩傳感器；(4)轉(zhuǎn)速控制器由工控機(jī)中軟件實(shí)現(xiàn)，控制精度高。
權(quán)利要求
1.一種高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法，其特征在于包括以下步驟a、進(jìn)行磨合試驗(yàn)，在這個(gè)階段、離合器外圈保持扭矩恒定，由內(nèi)圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)離合器內(nèi)圈恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，穩(wěn)定運(yùn)行，使內(nèi)圈電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)，使新的離合器進(jìn)行磨合試驗(yàn)；b、進(jìn)行接合試驗(yàn)，在這個(gè)階段，使內(nèi)圈電機(jī)按轉(zhuǎn)速譜上升，同時(shí)使外圈電機(jī)處在發(fā)電工作狀態(tài)進(jìn)行扭矩加載，這時(shí)由內(nèi)圈變頻器測(cè)出內(nèi)圈電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Te，通過(guò)公式I計(jì)算出內(nèi)圈電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，再通過(guò)公式II計(jì)算出外圈加載扭矩TXTL=Te-Jdωdt---(I)]]>TX＝TL-T0(II)；公式II中，T0為內(nèi)圈電機(jī)空載轉(zhuǎn)矩，該空載轉(zhuǎn)矩是在不安裝外圈電機(jī)時(shí)，測(cè)出的一系列值，存儲(chǔ)在數(shù)組中，供動(dòng)態(tài)計(jì)算加載扭矩時(shí)使用；c、進(jìn)行超越試驗(yàn)，內(nèi)圈電機(jī)斷電不工作，外圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)離合器外圈轉(zhuǎn)速迅速或者在預(yù)定時(shí)間內(nèi)上升到預(yù)定值并保持恒速運(yùn)行；d、通過(guò)霍爾傳感器測(cè)出外圈電機(jī)的轉(zhuǎn)速和內(nèi)圈電機(jī)的轉(zhuǎn)速，霍爾傳感器輸出脈沖并經(jīng)頻壓轉(zhuǎn)換變換成電壓信號(hào)，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換進(jìn)入工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)軟件進(jìn)行閉環(huán)PID算法，控制量經(jīng)DA輸出給內(nèi)圈變頻器和外圈變頻器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法，該方法中轉(zhuǎn)速測(cè)量采用霍爾傳感器得到脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)頻壓轉(zhuǎn)換變成電壓信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)AD進(jìn)入工控機(jī)；扭矩的測(cè)量采用間接折算的方法得到。本發(fā)明所述的高速發(fā)動(dòng)機(jī)離合器性能試驗(yàn)方法具有降低試驗(yàn)成本和提高試驗(yàn)控制精度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M15/02GK101017118SQ20071003754
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月13日
發(fā)明者李傳江 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)