橡胶套筒弹性联轴器扭振动态特性计算.pdf

塑料合金高弹性联轴器试验台的开发研究 3 邓学平 王家序 邹 丞 重庆大学 机械传动国家重点实验室 重庆 400044 摘 要 对塑料合金高弹性联轴器的综合性能试验台进行了设计 阐述试验台的设计要求 设计思想和结构特点 并介绍试验台的总 体布局和组成部分 液压系统是试验台的核心部分 重点对液压系统进行设计及说明 关键词 塑料合金 高弹性联轴器 液压系统 试验台 中图分类号 TH137 3 文献标识码 B 文章编号 1007 4414 2005 02 0094 02 塑料合金高弹性联轴器具有良好的综合性能 是新型复 合材料在联轴器上的典型应用 它具有很高的弹性和阻尼 广泛用于具有较大干扰力矩的传动轴系中 一般的都要进行 静态扭矩试验 动态特性试验 降噪试验 径向和轴向位移试 验以及径向和轴向刚度试验 1 为了对塑料合金高弹性联轴器综合性能进行系统测试 实现减振降噪 保护主从动机和提高整个传动装置运行的可 靠性的目的 关键之一就是必须掌握它的有关特性参数 通常 情况下获取这些参数最有效的途径就是开发1套与之相配套 的试验台 2 1 试验对象及主要测试参数 国产BTG系列塑料合金高弹性联轴器 扭矩T 扭转角 位移量 油缸液压p 2 试验台的构成 试验台由液压系统 检测与控制系统 主轴传动系统 试 件装夹装置等4部分组成 如图1所示 图1 试验台逻辑原理图 各传感器对系统的各项参数进行检测 并将检测数据传 入计算机进行处理 控制计算机则通过对检测结果变化的监 控来实现对电液伺服阀及整个系统进行控制 检测系统以工 控机为中心 对系统的数据进行采集和处理 3 试验台技术指标及机械系统结构 3 1 技术指标 额定测试扭矩 5kNm 最大测试扭矩 10kNm 转矩转速 测试精度 0 2 制造精度 5 7级 安装同轴度 I 0 06mm 3 2 机械系统结构 试验台设计结构合理 见图2 所有支承座采用同一中 心高尺寸 同一定位设计基准 以增强系统运行的稳定性和安 全性 保证试验台的机械系统在制造 安装 试验和维护各环 节的精度 轴承的支承采用了双轴承支承 跨距合理 从而减 小试验中传动轴系的受力变形 图2 试验台结构示意图 4 液压系统 试验台的液压系统由加载器和油路2部分构成 加载器 为纯扭矩液压加载器 根据测试对象 它的输出转矩范围为 2 5 5kNm 设计的持续传递扭矩应为理论扭矩范围的1 2 倍 4 1 加载器 液压加载器 3 在改变扭矩大小的时候加载平稳可靠 容 易实现程序阶梯加载及自动控制 而且加载器本身不需要专 门进行润滑且使用寿命长 可以不另外提供附加载荷 从而优 化了系统结构 原理图如图3所示 图3 液压加载器原理图 油缸与转子轴在装配以后 形成了几个密封的压力腔A 和回油腔O 如图3所示 工作时 在油压的作用下 油缸和 转子轴相对转动 因此 两者的密封 间隙是设计时需慎重考 虑的问题 间隙设计过大 则压力腔A根本不能建立压力 压 49 Vol 18 No 2 2005204 机械研究与应用 MECHAN ICAL RESEARCH r为转子叶片工作内半径 P 为压力 kg cm2 H为叶片宽度 Z为叶片数量 4 4 实际标定曲线 由于加载器的制造精度和泄漏损失 其实际标定曲线略 低于理论计算曲线 如图4所示 图4 液压加载器静标定曲线 4 5 油路设计 试验台与工控机连接实现闭环控制系统 工控机发生的 控制信号通过DSP上的D A处理器转换成模拟信号 控制电 液伺服阀改变液压站油液的流量及压力 达到控制液压加载 器的目的 液压加载器带动主轴工作 从而使试验台处于工作 状态 角位移传感器装在转速转矩传感器上面 2个传感器 所采集的信号通过DSP上的A D转换电路转换成数字信号 从而构成1个闭环控制系统 5 液压系统的输入参数为液压泵的输出压力p1 而输出参 数为油缸的液压压力pL 其中的转换液压元件有溢流阀和电 液伺服阀 pL与p1的转换关系如图5所示 图5 液压站加压系统 液压泵的输出压力为p1 由pt p1qt p1Vn 2 Ttn 1 可得p1 2 Tt V 2 式中 Tt为液压泵的理论转矩 V为液压泵的排量 压阀的输出压力为p2 减压阀得设定压力p0 当p0 p1 则p2 p1 3 当p0 p1 则p2 p0 4 电液伺服阀的输出压力pL与输入压力p2之间的关系 pL p2 1 q2 L CdWXs max p2 2 Xs Xs max 2 5 可以推出 pL p2 qL CdWXs 2 6 液压系统总的压力关系式为 pL p0 qL CdWXs 2 当p0 p1时 7 pL 2 Tt V qL CdWXs 2 当p0 p1时 8 式中 为液体密度 Cd为节流口流量系数 W为移动件开口 处周长 Xs为移动件位移 5 结论 液压系统是试验台的核心部分 它不但决定了试验结果 的准确性和精确性 而且还会影响整个试验系统的稳定性和 综合性能 因此液压系统的设计在试验台的整体设计中起到 下转第97页 59 第18卷 第2期 2005年4月 机械研究与应用 MECHAN I CAL RESEARCH objective function restrict condication optimization design objective function 上接第95页 至关重要的作用 试验台的研制成功为弹性联轴器性能测试 研究提供了可靠的试验手段及平台 对以后塑胶合金高弹性 联轴器的设计制造与改进都具有积极的指导意义 参考文献 1 谢华银 高顶云 林中柏 陈 进 弹性联轴器动态特性的试验研 究 J 传动技术 1996 96 3 21 29 2 高顶云 谢华银 史以捷 曹关桐 高弹性联轴器及其在船舶动 力装置中的应用 J 航海科技动态 1996 7 22 28 3 郭大勇 梁利华 李 英 李福义 李国斌 基于摆动油缸的电 液力矩伺服控制系统设计 J 机床与液压 2002 1 22 25 4 李 军 塑料合金技术及其进展 现代塑料加工应用 J 1994 6 5 44 47 5 章宏甲 液压传动 M 北京 机械工程出版社 1997 6 黄长艺 机械工程测试技术基础 M 北京 机械工业出版社 2000 The exploitation and study of plastic alloy high elastic coupli ng test rig Deng Xueping Wang Jiaxu Zou Cheng State key lab of m echanical transm ission Chongqing university Chongqing400044 China Abstract The test rig for plastic alloy high elastic coupling is designed The design request and idea and structure characteristic are expounded and thispaper introduces thewhole distribution and constitution partsof the test rig Hydraulic pressure system is the keypart of test rig so this article puts emphasis on design and explanation to hydraulic pressure syste