【文章內(nèi)容簡介】 )表31 最大承載能力試驗數(shù)據(jù)記錄表 疲勞試驗疲勞失效一直是影響超越離合器壽命的關(guān)鍵因素，因此，解決超越離合器的疲勞問題，對于提高其使用壽命有著重要的意義。在實際的工作環(huán)境下，超越離合器常處于高速超越狀態(tài)下或沖擊過載的狀況下，其工作環(huán)境的復(fù)雜性導(dǎo)致理論分析趨于困難。而目前通過試驗方法確定其工作性能參數(shù)已普遍存在。在有限的時間內(nèi)如何快速準(zhǔn)確確定其工作性能參數(shù)已成為關(guān)鍵。根據(jù)相關(guān)的疲勞試驗文件“拖拉機離合器臺架試驗方法（JB/T ）中的離合器總成耐久性試驗”，以及加速疲勞相關(guān)的理論文件，參考并制定有關(guān)雙螺旋超越離合器性能試驗中疲勞試驗的有關(guān)項目，分為模擬工況下的疲勞試驗和超越狀態(tài)下的疲勞試驗。超越離合器傳遞扭矩計算[22]：以ZL50型輪式裝載機為例。柴油發(fā)動機為6135K9A型，其：額定轉(zhuǎn)速n=2200r/min 額定功率為162kW/210PS 額定轉(zhuǎn)矩為Te39。=95501622200=703N?m變矩器在“零速工況”下的變矩系數(shù)K0=工作泵CBG3180、轉(zhuǎn)向泵CBG20變速泵CBG120/15變矩器泵輪輸入轉(zhuǎn)矩TB： TB=TeT工T轉(zhuǎn)T變 Te=Te39。18~10%≈633~647N?m 取Te=640N?m工作泵、轉(zhuǎn)向泵按空載考慮。 取出口壓力P0=兩泵排量q=q工+q轉(zhuǎn)=180+80=260mL/r并設(shè)總效率η泵=則有T工+T轉(zhuǎn)=P0q2πη=?m變速泵的排量q變=120mL/r工作壓力P變=~效率按η=，則： T變=~1202π=28~?m 取T變=?m故TB==579N?m超越離合器傳遞的最大工作扭矩 T=K0?TB=579=2328N?m1）模擬工況下的疲勞試驗：試驗流程如下：圖32 模擬工況下試驗流程圖a. 測試項目：螺旋式超越離合器滾珠，彈簧，雙螺旋軸，螺紋副，滾道滑槽等是否失效。失效形式判斷依據(jù)如下：失效形式滾珠接觸疲勞磨損、沖擊破碎、壓潰、壓扁彈簧塑性變形、疲勞斷裂雙螺旋軸沖擊斷裂、扭轉(zhuǎn)變形螺紋副接觸疲勞磨損、沖擊破損滾道滑槽接觸疲勞磨損、塑性變形、破損b. 試驗條件：輸入輸出軸轉(zhuǎn)速應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的加載范圍內(nèi)加載。c. 實驗設(shè)備：超越離合器基礎(chǔ)試驗臺、輔助夾具。d. 試驗方法：使試樣初始狀態(tài)處于超越狀態(tài)，起動試驗臺，加載試驗轉(zhuǎn)速使超越離合器內(nèi)外圈達到試驗轉(zhuǎn)速，內(nèi)圈與輸出電機端結(jié)合轉(zhuǎn)速達到1400r/min，外圈與輸入電機端結(jié)合轉(zhuǎn)速達到1600r/min，即達到初始超越狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速。然后改變輸入軸轉(zhuǎn)速，使其降低。此時，超越離合器內(nèi)外圈結(jié)合同步運轉(zhuǎn)，保持輸出軸轉(zhuǎn)速不變，降低輸入軸轉(zhuǎn)速，并從輸入軸加載轉(zhuǎn)矩到規(guī)定1000Nm，緩慢加載，穩(wěn)定后持續(xù)1min。然后控制輸入軸轉(zhuǎn)速提高到超越狀態(tài)下的規(guī)定值1600r/min，離合器重新回到超越狀態(tài)，完成一個循環(huán)過程。試驗時，觀察試驗臺運轉(zhuǎn)情況和傳感器數(shù)據(jù)的變化，如發(fā)現(xiàn)傳動系統(tǒng)部分發(fā)生異常聲音或振動時，應(yīng)立即停車檢查。按照上述循環(huán)過程，控制電機持續(xù)加載，并開始計時，使試驗循環(huán)次數(shù)達到規(guī)定次數(shù)。試驗總次數(shù)為30000次 ，在試驗過程中做定期檢查。在試驗的初期安排少量的檢查次數(shù)，主要是初期觀察其磨合的穩(wěn)定性，在試驗的嚙合達到一定的次數(shù)過后，檢查頻率加高。故檢查安排在第500次、1000次、10000次、15000次、20000次、25000次、27000次、28000次、29000次、30000次。停機檢查過程中，拆下試樣，用肉眼檢查零件有無損傷，必要時可用放大鏡觀察。e. 后期處理：根據(jù)加載情況和試驗的統(tǒng)計次數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)計算螺旋式超越離合器的壽命，并分析其結(jié)構(gòu)缺陷。試驗加載相關(guān)數(shù)據(jù)和試驗記錄數(shù)據(jù)表格如下：參數(shù)輸入軸輸出軸轉(zhuǎn)速超越狀態(tài)16001400結(jié)合狀態(tài)14001400轉(zhuǎn)向相同載荷大小載荷類型脈動載荷加載方式變頻電機加載失效判定疲勞失效循環(huán)次數(shù)30000表32 最大承載能力試驗加載數(shù)據(jù)表5001000100001500020000…280002900030000滾珠彈簧雙螺旋軸螺紋副滾道滑槽表33 最大承載能力試驗數(shù)據(jù)記錄表 載荷大小的確定是根據(jù)試驗臺允許的輸入轉(zhuǎn)矩值確定的，其功率輸入到超越離合器時遠大于超越離合器工作時的功率，目的是加速其試驗疲勞過程，縮短試驗時間。2）超越狀態(tài)下的疲勞試驗：將離合器安裝在專用試驗臺上，接通電源，離合器在轉(zhuǎn)速≥1 500 r/min下運行，檢查滾珠、滾道的磨損情況。圖33 超越狀態(tài)下疲勞試驗流程圖a. 測試項目：螺旋式超越離合器滾珠、滾道的磨損失效狀況。失效形式主要是滾珠破損、磨損過度，滾道破損、出現(xiàn)裂紋、磨損過度等，并記錄滾珠滾道磨損量。磨損量的確定是由零件初始尺寸設(shè)計值與檢查時的尺寸之差確定的，當(dāng)磨損達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定磨損量時，認(rèn)為零件失效。b. 試驗條件：輸入輸出軸轉(zhuǎn)速應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)里規(guī)定的加載范圍內(nèi)加載。c. 實驗設(shè)備：超越離合器基礎(chǔ)試驗臺、輔助夾具。d. 試驗方法： 起動試驗臺，控制輸入電機輸出電機加載，使輸入輸出轉(zhuǎn)速控制在2000r/min，方向相反。規(guī)定輸入輸出軸相對回轉(zhuǎn)一周為1次循環(huán)，此時超越離合器滾珠在滾道凹槽內(nèi)跳動2次。當(dāng)傳感器顯示轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，開始計時，控制電機加載，使試驗相對循環(huán)次數(shù)達到規(guī)定次數(shù)。試驗總循環(huán)圈數(shù)為108，在試驗過程中做定期檢查，在前期和后期多做檢查安排，中期由于運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，可以減少檢查次數(shù)。試驗檢查安排在第40000次，100000次，200000次，106次，107次，5107次，108次。試驗過程中，如發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停車檢查，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。試驗結(jié)束后，停機并拆下試樣，檢查零件有無損傷，必要時可用放大鏡觀察。e. 后期處理：根據(jù)加載情況和試驗的統(tǒng)計次數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)計算螺旋式超越離合器的滾珠滾道壽命，并分析其結(jié)構(gòu)缺陷。試驗相關(guān)加載數(shù)據(jù)參數(shù)和試驗數(shù)據(jù)記錄表格如下：參數(shù)輸入軸輸出軸轉(zhuǎn)速20002000轉(zhuǎn)向相反狀態(tài)超越狀態(tài)加載方式變頻電機加載失效判定疲勞磨損失效循環(huán)圈數(shù)108表34 超越疲勞試驗加載數(shù)據(jù)表400001000002000001061075107108滾珠磨損量（μm）滾珠有無破損滾道磨損量（μm）滾道有無破損表35 超越疲勞試驗數(shù)據(jù)記錄表，傳感器，傳動零部件等是否正常，確定無誤后方可進行試驗。，試驗過程中應(yīng)采取保護措施，防止不必要的損壞。，防止溫度過高損壞。，應(yīng)先起動電機再進行加載，嚴(yán)禁加載后開機。，必須立即卸載或者緊急停車，防止電機溫度過高，燒壞電機，電器以及造成其他事故。 本章小結(jié) 本章對螺旋式超越離合器的試驗方面做了安排，詳述了試驗的目的、原理。在查閱相關(guān)的手冊標(biāo)準(zhǔn)后，結(jié)合當(dāng)前所設(shè)計的超越離合器并制定了相關(guān)的靜態(tài)性能試驗和疲勞試驗方案。第四章 超越離合器性能試驗裝置總體設(shè)計 試驗裝置總體設(shè)計基礎(chǔ)試驗臺是按照有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)及其機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來配置的。試件在試驗的過程中需要安裝在基礎(chǔ)試驗臺上，所以我們設(shè)計相關(guān)的裝置來輔助完成相應(yīng)的試驗[23]。因為此超越離合器的設(shè)計是針對ZL50輪式裝載機的，所以此試驗臺的總體設(shè)計必須能夠模擬試件在實際工況下的工作狀況。此試驗臺采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，由基礎(chǔ)平臺、驅(qū)動電機、各種檢測傳感器、輔助裝置及各種傳動連接部件等組成[24,25]。ZL50裝載機所使用的超越離合器在工作過程中，是安裝在液力變矩器輸出端與變速箱輸入端之間的，其加載和動力的輸出是靠超越離合器的大齒輪與雙螺旋軸來完成的。故在試驗的過程中，我們依然選擇超越離合器的大齒輪和雙螺旋軸來進行加載和輸出。在設(shè)計中，我們選擇超越離合器的大齒輪通過與其他輔助件的連接實現(xiàn)與輸入電機之間的結(jié)合，從而實現(xiàn)加載。同樣的，我們利用超越離合器的雙螺旋軸與相關(guān)輔助件的連接實現(xiàn)與輸出電機的結(jié)合。在對超越離合器的大齒輪進行加載時，在不破壞超越離合器的前提下，我們選擇齒輪傳動。即選擇與超越離合器大齒輪參數(shù)匹配的動力輸入齒輪來實現(xiàn)功率的輸入，此齒輪與輸入軸設(shè)計為一體。輸入軸另一側(cè)通過外花鍵與輸入法蘭內(nèi)花鍵連接來傳動，輸入法蘭連接到傳感器，通過傳感器與輸入電機的結(jié)合實現(xiàn)功率輸入。超越離合器的雙螺旋軸上設(shè)置有外花鍵，通過與輸出法蘭的內(nèi)花鍵結(jié)合實現(xiàn)動力的傳遞。輸出法蘭連接到傳感器，通過傳感器與輸出電機的結(jié)合實現(xiàn)率的傳遞。這樣，在所設(shè)計的輔助裝置中就有齒輪傳動，故需要箱體作為其運動支撐件。綜合以上分析，最終確定的試驗輔助裝置主要由這樣幾部分組成：齒輪軸、箱體、箱蓋、輸入法蘭、輸出法蘭。試驗所使用的輸入輸出電機均為變頻電機，具有變頻調(diào)速的特點，其輸入功率200kW，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍02500r/min，輸入最大扭矩1200Nm。輸入輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器能夠?qū)崟r檢測相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速。輸入輸出法蘭是試件與動力輸入電機之間功率傳遞的載體，通過法蘭內(nèi)花鍵與軸外花鍵的配合實現(xiàn)動力傳遞到箱體內(nèi)部超越離合器上。輸入輸出端都配有驅(qū)動電機驅(qū)動主要有以下優(yōu)點：1） 由于此超越離合器的工作狀態(tài)是由自身雙螺旋軸和大齒輪的相對轉(zhuǎn)速差來決定的，ZL50裝載機的超越離合器在實際工作過程中，雙螺旋軸與大齒輪的絕對轉(zhuǎn)速都不為0，故輸入輸出電機的同時加載可以滿足所需的試驗條件。2） 此輸入輸出電機的配置可以實現(xiàn)兩端同時加載，從而擴大了加載范圍，解決了單向加載時相對轉(zhuǎn)速差范圍的限制的問題，有利于加速疲勞試驗。 （含試件） 圖41 試驗臺總體結(jié)構(gòu)示意圖 超越離合器試驗臺輔助裝置設(shè)計螺旋式超越離合器是按照