液力变矩器液黏零速加载试验系统的研制

　　0 引 言

　　液力变矩器具备自动适应性、自动增矩变速、减振隔振、无机械损失等优点，广泛应用于汽车、军用车辆、工程机械、建筑机械、石油钻机、机床、船舶及煤矿、冶金、电力、化工机械等方面[1]。液力变矩器的起动工况变矩比K0是变矩器的重要性能指标，液力变矩器性能试验需要能够实现零速加载的实验装置。目前，常用的加载方式有发电加载、电涡流测功机加载、水力测功机加载、液黏加载测功机加载。液黏测功机具有单位体积功率大、惯量小、低速性能好、动态响应快，可实现低速大转矩及变矩器零速工况试验加载[2-3]。

　　1 液力变矩器的原始特性试验系统

　　1. 1 液力变矩器的原始特性

　　液力变矩器的原始特性指的是泵轮力矩系数λ_B、变矩比K、效率η 随变矩器传动比i 的关系[4]。即:

　　式中各参数由下式确定:

　　n_T为涡轮转速，n_B为泵轮转速，M_T为涡轮转矩，M_B为泵轮转矩，ρ 为流体密度，D为变矩器循环圆直径。通过测定液力变矩器的泵轮、涡轮的转速、转矩可得液力变矩器的原始特性曲线，如图1 所示。

　　1. 2 试验系统组成

　　试验系统包括动力及其控制系统、液黏测功加载及其液压系统、被试件及其液压系统和测控系统，如图2 所示。

　　2 液黏测功系统

　　2. 1 液黏测功机结构与工作原理

　　液黏测功机主要工作原理是基于牛顿内摩擦定律，是利用液体的黏性即油膜剪切力来提供加载转矩。液黏测功机结构主体主要由主动轴、主动摩擦片、被动摩擦片、控制油缸、分离弹簧、壳体、拉压传感器、基座等组成，其结构如图3 所示。

　　主动轴与被试变矩器输出轴连接，主动摩擦片通过花键连接在主动轴上，可以轴向滑动; 各主动摩擦片之间装有被动摩擦片，主、被动摩擦片间隔安装，被动摩擦片与壳体通过花键连接，可在壳体内滑动; 壳体与基座之间通过拉压传感器连接。当被试件带动主动轴旋转时，主、被动摩擦片之间的黏性流体形成的油膜产生阻力矩，实现对被试件的加载。改变控制油缸中的油压大小来调节主、从动摩擦片之间的压紧力，可以改变加载力矩的大小，直至可以将主动轴的转速降到零，实现零速加载。其工作原理如图4 所示: 两块平行放置的平板之间充满黏性流体，油膜厚度为h，当下板保持固定，上板以速度 v 平行于下板运动时，板间流体受到剪切。当速度不太高时，流体相邻层间的流动状态可以看作是相互平行移动的层流，黏附在下板表面的流分子的速度为零，黏附在上板表面的流分子的速度为v，其间速度的变化规律为一直线。此时，为了保持上板恒定的运动速度v，则需要的力F 与板的面积A和速度梯度成正比[5-6]: