一種磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離合器性能測試平臺(tái)領(lǐng)域，具體是一種磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁流變調(diào)速離合器利用磁流變液作為工作介質(zhì)，以調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度為控制手段，可用于機(jī)電設(shè)備的無級(jí)調(diào)速以及起、制動(dòng)過程的柔性控制等，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速范圍寬、控制簡單、能耗低以及工作部件磨損小等優(yōu)點(diǎn)。美國專利US20120085613公開了一種可調(diào)節(jié)式磁流變扭矩/力傳動(dòng)裝置，中國專利201320101279.8公開了一種層疊式大功率磁流變液離合器，中國專利201320567344.6公開了一種多片式磁流變液電磁離合器，中國專利201410224340.2公開了一種基于磁流變液的大功率傳動(dòng)電液控制系統(tǒng)。
[0003]目前針對(duì)磁流變調(diào)速離合器傳動(dòng)特性的研究表明，在滑差工況下，由于材料非線性磁特性、顆粒鏈間摩擦發(fā)熱等因素影響，會(huì)引起剩磁現(xiàn)象以及磁流變液溫度、擠壓應(yīng)力的變化，造成離合器傳動(dòng)扭矩和輸出轉(zhuǎn)速存在一定波動(dòng)甚至突變，難以預(yù)測的動(dòng)力波動(dòng)問題會(huì)造成控制系統(tǒng)滯回性強(qiáng)、重復(fù)性差和非線性嚴(yán)重，這也是制約磁流變調(diào)速離合器進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用的重要技術(shù)瓶頸。然而，目前對(duì)于磁流變調(diào)速離合器綜合性能測試方面的研究還比較匱乏。因此有必要建立一套磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)，用以模擬不同工況下實(shí)現(xiàn)離合器中磁流變液溫度、磁場、壓力，以及離合器傳動(dòng)扭矩、輸出轉(zhuǎn)速等運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測顯示，以便對(duì)磁流變調(diào)速離合器的綜合性能進(jìn)行預(yù)測和評(píng)估，并有利于采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施來提高其工作穩(wěn)定性。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)，其特征在于:包括有底座，底座上依次設(shè)置有電機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、由軸承座支承的傳動(dòng)軸、磁流變調(diào)速離合器、盤式加載裝置，所述電機(jī)輸出軸通過一級(jí)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器輸入端同軸連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器輸出端通過二級(jí)聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸一端同軸連接，傳動(dòng)軸上安裝有集流環(huán)，傳動(dòng)軸另一端通過三級(jí)聯(lián)軸器與磁流變調(diào)速離合器的輸入軸同軸連接，磁流變調(diào)速離合器輸出軸通過四級(jí)聯(lián)軸器與盤式加載裝置制動(dòng)盤同軸連接，由底座、電機(jī)、一級(jí)聯(lián)軸器、二級(jí)聯(lián)軸器、軸承座、傳動(dòng)軸、三級(jí)聯(lián)軸器、磁流變調(diào)速離合器、四級(jí)聯(lián)軸器構(gòu)成機(jī)械傳動(dòng)部分；
還包括有信號(hào)采集和控制部分、電液比例加載部分，其中:
信號(hào)采集和控制部分包括信號(hào)采集模塊、工況控制模塊、PLC控制器和上位機(jī)，所述PLC控制器和上位機(jī)通訊連接；
所述信號(hào)采集模塊包括設(shè)置在電機(jī)與傳動(dòng)軸之間的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、安裝在傳動(dòng)軸上的集流環(huán)、內(nèi)嵌于磁流變調(diào)速離合器的離合器主動(dòng)盤上的溫度傳感器、霍爾傳感器和壓力傳感器、設(shè)置在四級(jí)聯(lián)軸器上的測速齒輪、設(shè)置在測速齒輪正對(duì)齒面方向上的速度傳感器，以及頻率/電流轉(zhuǎn)換器、溫度變送器、特斯拉計(jì)，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)輸出端經(jīng)頻率/電流轉(zhuǎn)換器接入PLC控制器的輸入端，所述溫度傳感器的信號(hào)輸出端通過集流環(huán)接入溫度變送器的輸入端，溫度變送器的輸出端接入PLC控制器的輸入端，所述霍爾傳感器的信號(hào)輸出端通過集流環(huán)接入特斯拉計(jì)的輸入端，特斯拉計(jì)的輸出端接入PLC控制器的輸入端，所述速度傳感器的信號(hào)輸出端直接接入PLC控制器的輸入端，壓力傳感器的信號(hào)輸出端通過集流環(huán)直接接入PLC控制器的輸入端；
所述工況控制模塊包括變頻器、壓控穩(wěn)流電源和電液比例溢流閥，其中變頻器進(jìn)線端通過輸入濾波器接入三相交流電，變頻器出線端通過輸出濾波器與電機(jī)的電源端連接，變頻器的控制端與PLC控制器之間通訊連接，所述壓控穩(wěn)流電源的輸入端與PLC控制器通訊連接，壓控穩(wěn)流電源的輸出端與磁流變調(diào)速離合器的勵(lì)磁線圈連接，所述電液比例溢流閥的控制信號(hào)口依次通過比例放大器、D/A轉(zhuǎn)換器接入PLC控制器的輸出端，PLC控制器輸出端還連接有交流接觸器；
電液比例加載部分包括設(shè)置在底座上的盤式加載裝置、液壓栗站，所述盤式加載裝置包括支架，支架中通過轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)安裝有制動(dòng)盤，支架頂部連接有罩在制動(dòng)盤頂端上方的防護(hù)罩，磁流變調(diào)速離合器輸出軸通過四級(jí)聯(lián)軸器與制動(dòng)盤的轉(zhuǎn)軸同軸連接，支架上還對(duì)稱安裝有多個(gè)伸向制動(dòng)盤盤邊處的液壓制動(dòng)器，所述液壓栗站的電機(jī)接線端通過交流接觸器接入PLC控制器輸出端，液壓栗站的出油口與電液比例溢流閥的進(jìn)油口連通，電液比例溢流閥的出油口與盤式加載裝置中液壓制動(dòng)器的進(jìn)油口連通。
[0006]所述的一種磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)，其特征在于:所述PLC控制器和上位機(jī)之間通過RS232端口通訊連接，壓控穩(wěn)流電源輸入端亦通過RS232端口與PLC控制器通訊連接。
[0007]所述的一種磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試平臺(tái)，其特征在于:所述變頻器與PLC控制器之間通過RS485端口通訊連接。
[0008]—種磁流變調(diào)速離合器綜合性能動(dòng)態(tài)測試方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)、啟動(dòng)工控機(jī)，運(yùn)行工控機(jī)上的人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)；
(2)、根據(jù)實(shí)驗(yàn)工況要求，在人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)的工況配置界面中設(shè)置不同實(shí)驗(yàn)工況值，經(jīng)RS232端口將指令信號(hào)發(fā)送至PLC控制器上，由PLC控制器向變頻器、電液比例溢流閥和壓控穩(wěn)流電源發(fā)出指令信號(hào)，依次設(shè)定電機(jī)的電機(jī)頻率、盤式加載裝置的負(fù)載壓力和磁流變調(diào)速離合器的線圈電流，進(jìn)而調(diào)定磁流變調(diào)速離合器的輸入轉(zhuǎn)速、負(fù)載扭矩和傳動(dòng)扭矩；
(3)、在人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)中控制電機(jī)開機(jī)，通過RS232端口將電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)送到PLC控制器輸入端，由PLC控制器向變頻器發(fā)出運(yùn)行指令信號(hào)，變頻器啟動(dòng)電機(jī)試運(yùn)行約半分鐘，依靠高速旋轉(zhuǎn)剪切作用將磁流變液攪拌均勻；
(4)、在人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)中，控制液壓栗站開機(jī)，通過RS232端口將液壓栗站啟動(dòng)信號(hào)送到PLC控制器輸入端，由PLC控制器控制交流接觸器主觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)液壓栗站，經(jīng)電液比例溢流閥為盤式加載裝置的液壓制動(dòng)器提供穩(wěn)定壓力油，利用液壓制動(dòng)器給制動(dòng)盤加載來向磁流變調(diào)速離合器提供負(fù)載扭矩；
(5)、在人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)上，選取合適的采樣周期值；
(6)、在人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)上開始數(shù)據(jù)采樣，由上位機(jī)通過RS232端口向PLC控制器發(fā)出采集信號(hào)指令，PLC控制器開始采集信號(hào)；
(7)、在人機(jī)交互監(jiān)控系統(tǒng)中，控制壓控穩(wěn)流電源開機(jī)，通過RS232端口將壓控穩(wěn)流電源開啟信號(hào)送到PLC控制器輸入端，由PLC控制器向壓控穩(wěn)流電源發(fā)出運(yùn)行指令，開啟壓控穩(wěn)流電源向磁流變調(diào)速離合器輸入線圈電流，依靠磁流變液剪切作用將電機(jī)動(dòng)力傳遞至與盤式加載裝置相連的離合器輸出軸；
(8)、各個(gè)傳感器完成實(shí)驗(yàn)參數(shù)的實(shí)時(shí)信號(hào)采集，其中，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器采集扭矩信號(hào)和輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)，溫度傳感器采集溫度信號(hào)，霍爾傳感器采集磁場信號(hào)，壓力傳感器采集壓力信號(hào)，速度傳感器采集輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)；
(9)、各個(gè)傳感器采集得信號(hào)經(jīng)相應(yīng)模塊轉(zhuǎn)換后，實(shí)時(shí)傳輸至PLC控制器上，PLC控制器經(jīng)R