專利名稱：汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于壓縮機電磁離合器試驗設備技術領域，特別涉及到一種汽車空 調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗方法及裝置。
背景技術：
汽車空調壓縮機一般安裝在汽車發動機的旁邊，由其主發動機或輔發動機 經過皮帶輪驅動之。除部分由輔發動機直接帶動外，大多靠空調壓縮機電磁離
合器皮帶輪(l. 3)上的皮帶(1. 2)與發動機皮帶輪相連。當離合器電磁線圈(l. 4) 斷電時，離合器由彈簧摩擦板組件(1.1)與電磁離合器皮帶輪分離，離合器皮 帶輪(1.3)空轉，見圖1;當離合器電磁線圈(1.4)通電時，電磁力使離合器皮 帶輪(1.3)與彈簧摩擦板組件(1. l)吸合，發動機傳出的扭矩，通過皮帶輪(1.3) 上的摩擦盤與從動盤彈簧摩擦板組件(1. 1)接觸將發動機傳出的扭矩傳給壓縮 機轉軸，見圖2。圖l、圖2中有剖面線部分為旋轉部件。
目前，汽車空調壓縮機電磁離合器扭矩的測量方法是手動將電磁離合器皮 帶輪固定卡緊，讓離合器電磁線圈通電后，用扭矩扳手測量扭矩。
這種單次單項手動測試方式，難以科學準確反映出空調電磁離合器在不同轉
速、不同載荷、不同離合頻率、不同運轉周期及溫升變化、摩擦系數變化、電磁 吸力、離合器軸承等動態性能、壽命參數指標，無法真實地模擬電磁離合器的實 際使用工況，限制了汽車工業的發展速度。
截至目前，對空調壓縮機電磁離合器進行模擬加載及其動態扭矩測試的壽命、 性能試驗方法及其試驗裝置，還未見有相關報道。
發明內容
為克服手動測試空調壓縮機電磁離合器扭矩的不足之處，本發明提供一種汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗方法及裝置，該自動試驗方法及 裝置能真實地模擬空調電磁離合器實際使用工況，試驗其在轉速譜、扭矩載荷 譜下動態參數變化規率，詳細觀察及研究其動態過程，為評價其性能、壽命及 可靠性提供科學依據。
為了實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案
所述的汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗方法該自動試驗方 法將電磁離合器組件安裝在支承組件中主軸的懸臂端，主軸的另 一端通過轉矩 轉速傳感器與負載電渦流測功機聯接作為電加載裝置，對主軸施加制動轉矩， 而變頻電機與電磁離合器組件通過皮帶聯接施加主動轉矩，以此模擬汽車空調 壓縮機工況；自動試驗裝置中轉矩轉速傳感器設計安裝在支承組件與負載電渦 流測功機之間，檢測轉矩及轉速；為避免在傳感器彈性軸上產生彎矩，保證測 量精度，采用撓性聯軸器聯接，并將支承組件、轉矩轉速傳感器、負載電渦流 測功機三者之間的同軸度控制在0. 02nrai內；自動試驗方法的電氣系統控制由計 算機輸出轉速控制電壓信號到變頻器，變頻器驅動變頻電機運轉，變頻電機通 過皮帶驅動電磁離合器旋轉，當離合器電磁線圈斷電時，皮帶輪空轉；當離合 器電磁線圈通電時，電磁力使彈簧摩擦板組件吸合，帶動主軸及轉矩轉速傳感 器和電渦流測功機旋轉，而電磁離合器的脫離/吸合動作同樣由計算機輸出I/O 指令信號加以控制；計算機根據轉矩轉速傳感器反饋的轉速信號值，來閉環控 制變頻電機調速到所需要試驗的轉速，也閉環控制電渦流測功機輸出需要的試 驗轉矩載荷，同樣實時采集電磁離合器內部的溫度傳感器值和變頻器反饋的變 頻電機運轉電流值。
所述的汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗裝置，該自動試驗裝 置主要是由支承組件、轉矩轉速傳感器、電渦流測功機和電氣控制系統組成， 其中電磁離合器設計安裝在支承組件的左端，形成一個懸臂結構，由變頻電機 帶動電磁離合器的皮帶輪使其旋轉；支承組件的右端通過聯軸器分別聯接轉矩 轉速傳感器、電渦流測功機，轉矩轉速傳感器和電渦流測功機均安放在各自的底座上，確保其同軸度與支承組件主軸一致。
所述的汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗裝置，其支承組件中 呈上、下半圓狀的上殼體與下殼體通過螺栓聯接并被固定在工作臺上，在殼體 的左、右孔內設置有左襯套和右襯套，通過兩套支承軸承將主軸其中；在右端， 右內端蓋由螺栓固定在右襯套上，軸承的內圈由右側螺母通過螺紋聯接在主軸 并調節其松緊，軸承的外圈由右外端蓋固定，右外端蓋通過螺栓固定在右襯套 上，主軸的右端聯接半聯軸器；在左端，左內端蓋由螺栓固定在左襯套上，軸 承的內圈由過渡內套緊頂再由左側螺母通過螺紋聯接在主軸并調節其松緊，軸 承的外圈由壓縮彈簧及加力環緊頂再由左外端蓋固定，右外端蓋通過螺栓固定 在左襯套上，同時在左襯套的外端面上通過螺栓固定有過渡套，過渡套上通過 螺栓固定有支承軸，支承軸上分別配置有軸向定位環、周向定位銷以及用于安 裝溫度傳感器的安裝孔，軸向定位環由左旋螺母固定在支承軸的前端；在主軸 左端內螺紋孔內還聯接有接桿軸，接桿軸與支承軸留有間隙，以便接桿軸能隨 主軸一同旋轉。
所述的汽車壓縮機空調電磁離合器動態扭矩自動試驗裝置，其電氣控制系 統包括主軸變頻調速系統控制、主軸轉矩加載系統控制、離合器離合動作及頻 率控制，這其中
1)主軸變頻調速系統變頻調速系統由VFD055A43A智能型變頻器和一臺 YVF5.5KW變頻電機組成，通過一級三角帶傳動，將變頻電機與電磁離合器皮帶 輪相連；由于主軸要求轉速為7500r/min，超出變頻電機最高額定轉速值，所 以設計傳動比為l: 1.5，以實現增速，從而驅動離合器皮帶輪旋轉；計算機發 出控制電壓信號，送入智能型變頻器進行無級調速，轉矩轉速傳感器將測量到 的主軸轉速反饋給計算機測監控系統，進行PID調節后，形成閉環控制模式； 2)主軸轉矩加載系統轉矩加載系統采用電渦流測功機電磁加載方式， 計算機給定的控制信號進入測功機控制器后，電渦流測功機會自動跟隨測功機 控制驅動器輸出的電流大小，改變對主軸產生的轉矩載荷，給試驗電磁離合器加載；計算機根據從轉矩轉速傳感器反饋的轉矩信號值，來閉環控制電渦流測 功機輸出需要的試驗轉矩載荷；
3)離合器離合動作及頻率控制離合控制系統是由直流電源、直流固態繼 電器和電磁離合器的電磁線圈組成，由計算機按試驗離合時間間隔要求，發出 相應的I/0指令信號，控制電磁離合器吸合與分離。
由于采用了如上所述技術方案，本發明具有如下優越性
1) 該試驗方法采用將被試驗的空調壓縮機電磁離合器置于支承組件的懸臂 端，這種結構支承形式模擬性強，便于做各種性能試驗和一些特殊參數檢測， 如測內圈溫度等。
2) 該試驗方法及裝置的研制成功解決了汽車此類設計試驗考核的難題，使 汽車產品的設計、材料、加工工藝、技術性能等得到不斷改進和提高。
3) 為保證較高速度下扭矩很好傳遞，支承軸承選用角接觸球軸承。
4) 以電渦流測功機對旋轉主軸施加轉矩負荷，來模擬汽車空調壓縮機工況， 具有體積小，無沖擊，無噪聲，無污染，反應速度快等優點。
5) 采用該試驗方法及裝置，其測試精度高、動態響應快，并由性能穩定的 工業控制計算機實施測、監控系統，提高了電磁離合器動態扭矩試驗過程中的 自動化測量及控制水平，從而實現載荷、轉速的閉環控制。
圖1電磁離合器組件分離狀態簡圖； 圖2電磁離合器組件吸合狀態簡圖； 圖3本發明的裝置結構示意圖4本發明的支承組件和電磁離合器組件安裝結構示意圖； 圖5本發明的裝置的電氣控制系統簡圖； 圖6靜態測電磁離合器扭矩時固定夾定位示意圖。 上述圖中l一電磁離合器；1.1 —彈簧摩擦板組件；1. 2 —皮帶；1. 3 —皮帶 輪；1.4一電磁線圈；2 —支承組件；2. l—鍵；2. 2 —螺母；2.3 —止動墊圈；2.4一調整間隙墊圈；2.5 —左旋螺母；2.6 —接桿軸；2.7 —支承軸；2.8 —軸向定位環；2.9 —周向定位銷；2. IO —左側螺母；2. 11—左外端蓋；2. 12—內套；2.13-加力環;2.14—壓縮彈簧;2. 15—過渡套;2. 16—左襯套;2. 17—左內端蓋; 2. 18—下殼體;2. 19一工作臺;2. 20—上殼體;2. 21—右襯套;2. 22—右內端蓋; 2.23—支承軸承；2.24—右外端蓋；2.25—主軸；2.26—右側螺母；2.27 —半聯 軸器；3 —轉矩轉速傳感器；4—電渦流測功機；5 —固定夾。
具體實施方式
如圖3、 4所示本發明的汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗裝置，其自動試驗裝置主要是由支承組件(2)、轉矩轉速傳感器(3)、電渦流測 功機(4)和電氣控制系統組成，其中電磁離合器(1)設計安裝在支承組件(2)的左端，形成一個懸臂結構，由變頻電機帶動電磁離合器(1)的皮帶輪使其旋轉；支承組件(2)的右端通過聯軸器分別聯接轉矩轉速傳感器(3)、電渦流測 功機(4)，轉矩轉速傳感器(3)和電渦流測功機(4)均安放在各自的底座上， 確保其同軸度與支承組件(2)主軸一致。其中支承組件中呈上、下半圓狀的上 殼體(2. 20)與下殼體(2. 18)通過螺栓聯接并被固定在工作臺(2. 19)上，在殼體 的左、右孔內設置有左襯套(2. 16)和右襯套(2.21)，通過兩套支承軸承(2.23) 將主軸(2.25)其中；在右端，右內端蓋(2.22)由螺栓固定在右襯套(2.21)上， 軸承(2. 23)的內圈由右側螺母(2. 26)通過螺紋聯接在主軸(2. 25)并調節其松 緊，軸承(2.23)的外圈由右外端蓋(2.24)固定，右外端蓋(2.24)通過螺栓固定 在右襯套(2.21)上，主軸(2.25)的右端聯接半聯軸器(2.27);在左端，左內端 蓋(2.17)由螺栓固定在左襯套(2. 16)上,軸承(2.23)的內圈由過渡內套(2.12) 緊頂再由左側螺母(2. 10)通過螺紋聯接在主軸(2. 25)并調節其松緊，軸承(2. 23) 的外圈由壓縮彈簧(2. 14)及加力環(2. 13)緊頂再由左外端蓋(2. ll)固定，右外 端蓋(2. 24)通過螺栓固定在左襯套(2. 16)上，同時在左襯套(2. 16)的外端面上 通過螺栓固定有過渡套(2. 15)，過渡套(2. 15)上通過螺栓固定有支承軸(2. 7)， 支承軸(2. 7)上分別配置有軸向定位環(2. 8)、周向定位銷(2. 9)以及用于安裝溫200710054388.3說明書第6/8頁度傳感器的安裝孔，軸向定位環(2. 8)由左旋螺母(2. 5)固定在支承軸(2. 7)的前 端；在主軸(2.25)左端內螺紋孔內還聯接有接桿軸(2.6)，接桿軸(2.6)與支承 軸(2. 7)留有間隙，以便接桿軸(2. 6)能隨主軸(2. 25) —同旋轉。試驗時，先將接桿軸(2. 6)安裝在主軸(2.25)內，然后將過渡套(2.15)用螺 釘與左襯套(2.16)固定在一起，將支承軸(2.7)用螺釘與過渡套(2.15)固定 在一起，再將電磁線圈(1.4)與軸向定位環(2.8)組裝到一起后裝入支承軸(2.7)上，此時注意將周向定位銷(2.9)裝入電磁線圈(1.4)側面的定位孔 內，然后安裝皮帶輪(1.3)至支承軸(2.7)，用左旋螺母(2.5)固定。將調 整間隙墊圈(2.4)裝入接桿軸(2.6)上，檢査間隙應為0. 5mm.若不合適需調 整并更換其調整間隙墊圈(2. 4)的厚度到要求間隙值。之后,加入止動墊圈(2. 3) 用螺母(2.2)固定，安裝皮帶(1.2)至皮帶輪(1.3)上。當電磁線圈(l. 4)帶電時, 彈簧摩擦板組件(1. 1)與皮帶輪軸承組件(1. 3)吸合通過鍵(2.1)驅動接桿軸 (2.6)帶動主軸(2.25)運轉;當電磁線圈組件(1.4)失電時皮帶輪(1.3)空轉，主 軸(2.25)不運轉。將被試電磁離合器安裝好后，并用尼龍繩將各聯軸器聯接好 后，即可接通試驗裝置總電源。如圖5所示本發明的汽車壓縮機空調電磁離合器動態扭矩自動試驗裝 置，其電氣控制系統包括主軸變頻調速系統控制、主軸轉矩加載系統控制、離 合器離合動作及頻率控制，這其中1)主軸變頻調速系統變頻調速系統由VFD055A43A智能型變頻器和一臺 YVF5.5KW變頻電機組成，通過一級三角帶傳動，將變頻電機與電磁離合器皮帶 輪相連；由于主軸要求轉速為7500r/min，超出變頻電機最高額定轉速值，所 以設計傳動比為l: 1.5，以實現增速，從而驅動離合器皮帶輪旋轉；計算機發出控制電壓信號，送入智能型變頻器進行無級調速，轉矩轉速傳感器將測量到 的主軸轉速反饋給計算機測監控系統，進行PID調節后，形成閉環控制模式； 2)主軸轉矩加載系統轉矩加載系統采用電渦流測功機電磁加載方式， 計算機給定的控制信號進入測功機控制器后，電渦流測功機會自動跟隨測功機控制驅動器輸出的電流大小，改變對主軸產生的轉矩載荷，給試驗電磁離合器
加載；計算機根據從轉矩轉速傳感器反饋的轉矩信號值，來閉環控制電渦流測 功機輸出需要的試驗轉矩載荷；
3)離合器離合動作及頻率控制離合控制系統是由直流電源、直流固態 繼電器和電磁離合器的電磁線圈組成，由計算機按試驗離合時間間隔要求，發 出相應的I/0指令信號，控制電磁離合器吸合與分離。
電氣控制系統控制方法如下
首先計算機輸出開關量I/O信號，控制電磁線圈帶電，離合器為吸合狀態， 離合器皮帶輪與主軸成為一體一接著計算機輸出轉速控制電壓信號到變頻器， 變頻器驅動變頻電機運轉，變頻電機的皮帶輪通過皮帶帶動電磁離合器皮帶輪 旋轉，皮帶輪帶動主軸及轉矩轉速傳感器和電渦流測功機旋轉。計算機根據從 轉矩轉速傳感器反饋的轉速信號值，以閉環方式來控制變頻電機調速到所需要 試驗的轉速一接著計算機輸出加載控制電壓信號給電渦流測功機驅動器，并根 據從轉矩轉速傳感器反饋的轉矩信號值，以閉環方式來控制電渦流測功機施加 出所需要試驗的轉矩載荷一在上述轉速、載荷狀態下計算機按電磁離合器的離 合頻率設定值要求，控制電磁線圈的斷電/帶電，使離合器的脫離/吸合。當電 磁離合器脫開時只有電磁離合器皮帶輪髙速空轉，主軸處于靜止狀態。而當電 磁離合器吸合瞬間其載荷電渦流測功機轉軸即主軸的轉速將會產生從零到與皮 帶輪同步高速運轉的帶載轉速突變，使其主軸轉矩及變頻電機電流瞬間大大增 加，瞬間過后電磁離合器即趨于正常值帶載運轉。如此動態長時間按設計要求 的試驗考核，如果在試驗考核過程中電磁離合器內圈溫度檢測值過高、主軸轉 矩過大、變頻電機電流過大，可判斷離合器主從動盤即電磁離合器皮帶輪與電 磁離合器彈簧摩擦板組件間出現滑移摩擦、負載過重等故障，試驗裝置將自動 報警停機。
如圖6所示，若需測量電磁離合器靜態時的最大扭矩，在本發明的裝置上
可采取如下方式將扭矩轉速傳感器與主軸聯釉節處的尼龍繩解掉一把皮帶卸去一給皮帶輪
套上另一大規格皮帶一把固定夾(5)裝于其上一讓電磁線圈帶電一離合器吸合 —用數顯扳手進行靜態扭矩測量。
權利要求
1、一種汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗方法，其特征在于該自動試驗方法將電磁離合器組件安裝在支承組件中主軸的懸臂端，主軸的另一端通過轉矩轉速傳感器與負載電渦流測功機聯接作為電加載裝置，對主軸施加制動轉矩，而變頻電機與電磁離合器組件通過皮帶聯接施加主動轉矩，以此模擬汽車空調壓縮機工況；自動試驗裝置中轉矩轉速傳感器設計安裝在支承組件與負載電渦流測功機之間，檢測轉矩及轉速；為避免在傳感器彈性軸上產生彎矩，保證測量精度，采用撓性聯軸器聯接，并將支承組件、轉矩轉速傳感器、負載電渦流測功機三者之間的同軸度控制在0.02mm內；自動試驗方法的電氣系統控制由計算機輸出轉速控制電壓信號到變頻器，變頻器驅動變頻電機運轉，變頻電機通過皮帶驅動電磁離合器旋轉，當離合器電磁線圈斷電時，皮帶輪空轉；當離合器電磁線圈通電時，電磁力使彈簧摩擦板組件吸合，帶動主軸及轉矩轉速傳感器和電渦流測功機旋轉，而電磁離合器的脫離/吸合動作同樣由計算機輸出I/O指令信號加以控制；計算機根據轉矩轉速傳感器反饋的轉速信號值，來閉環控制變頻電機調速到所需要試驗的轉速，也閉環控制電渦流測功機輸出需要的試驗轉矩載荷，同樣實時采集電磁離合器內部的溫度傳感器值和變頻器反饋的變頻電機運轉電流值。
2、 一種汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗裝置，其特征在于 該自動試驗裝置主要是由支承組件(2)、轉矩轉速傳感器(3)、電渦流測功機(4)和電氣控制系統組成，其中電磁離合器(1)設計安裝在支承組件(2)的 左端，形成一個懸臂結構，由變頻電機帶動電磁離合器(l)的皮帶輪使其旋轉； 支承組件(2)的右端通過聯軸器分別聯接轉矩轉速傳感器(3)、電渦流測功機(4)，轉矩轉速傳感器(3)和電渦流測功機(4)均安放在各自的底座上，確保其同軸度與支承組件(2)主軸一致。
3、如權利要求2所述的汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗裝 置，其特征在于支承組件中呈上、下半圓狀的上殼體(2.20)與下殼體(2.18) 通過螺栓聯接并被固定在工作臺(2.19)上，在殼體的左、右孔內設置有左襯套 (2.16)和右襯套(2.21)，通過兩套支承軸承(2.23)將主軸(2.25)其中；在右端， 右內端蓋(2. 22)由螺栓固定在右襯套(2. 21)上，軸承(2. 23)的內圈由右側螺母 (2. 26)通過螺紋聯接在主軸(2. 25)并調節其松緊，軸承(2. 23)的外圈由右外端 蓋(2.24)固定，右外端蓋(2.24)通過螺栓固定在右襯套(2.21)上，主軸(2.25) 的右端聯接半聯軸器(2.27);在左端，左內端蓋(2.17)由螺栓固定在左襯套 (2. 16)上，軸承(2. 23)的內圈由過渡內套(2. 12)緊頂再由左側螺母(2. 10)通過 螺紋聯接在主軸(2.25)并調節其松緊，軸承(2.23)的外圈由壓縮彈簧(2. 14)及 加力環(2.13)緊頂再由左外端蓋(2.11)固定，右外端蓋(2.24)通過螺栓固定在 左襯套(2. 16)上，同時在左襯套(2. 16)的外端面上通過螺栓固定有過渡套 (2.15)，過渡套(2.15)上通過螺栓固定有支承軸(2.7)，支承軸(2.7)上分別配 置有軸向定位環(2. 8)、周向定位銷(2. 9)以及用于安裝溫度傳感器的安裝孔， 軸向定位環(2. 8)由左旋螺母(2. 5)固定在支承軸(2. 7)的前端；在主軸(2. 25) 左端內螺紋孔內還聯接有接桿軸(2. 6)，接桿軸(2. 6)與支承軸(2. 7)留有間隙， 以便接桿軸(2. 6)能隨主軸(2. 25)—同旋轉。
4、如權利要求2所述的汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗裝 置，其特征在于該電氣控制系統包括主軸變頻調速系統控制、主軸轉矩加載 系統控制、離合器離合動作及頻率控制，這其中1)主軸變頻調速系統變頻調速系統由VFD055A43A智能型變頻器和一臺 YVF5.5KW變頻電機組成，通過一級三角帶傳動，將變頻電機與龜磁離合器皮帶 輪相連；由于主軸要求轉速為7500r/min，超出變頻電機最高額定轉速值，所以設計傳動比為l: 1.5,以實現增速，從而驅動離合器皮帶輪旋轉；計算機發 出控制電壓信號，送入智能型變頻器進行無級調速，轉矩轉速傳感器將測量到 的主軸轉速反饋給計算機測監控系統，進行PID調節后，形成閉環控制模式； 2)主軸轉矩加載系統轉矩加載系統采用電渦流測功機電磁加載方式， 計算機給定的控制信號進入測功機控制器后，電渦流測功機會自動跟隨測功機 控制驅動器輸出的電流大小，改變對主軸產生的轉矩載荷，給試驗電磁離合器 加載；計算機根據從轉矩轉速傳感器反饋的轉矩信號值，來閉環控制電渦流測 功機輸出需要的試驗轉矩載荷；3)離合器離合動作及頻率控制離合控制系統是由直流電源、直流固態繼 電器和電磁離合器的電磁線圈組成，由計算機按試驗離合時間間隔要求，發出 相應的l/0指令信號，控制電磁離合器吸合與分離。
全文摘要
本發明提供一種汽車空調壓縮機電磁離合器動態扭矩自動試驗方法及裝置，主要由支承組件(2)、轉矩轉速傳感器(3)、電渦流測功機(4)和電氣控制系統組成，其中電磁離合器(1)設計安裝在支承組件的左端，形成一個懸臂結構，由變頻電機帶動電磁離合器的皮帶輪使其旋轉；支承組件的右端通過聯軸器分別聯接轉矩轉速傳感器、電渦流測功機，轉矩轉速傳感器和電渦流測功機均安放在各自的底座上，確保其同軸度與支承組件主軸一致。該自動試驗方法及裝置能真實地模擬空調電磁離合器實際使用工況，試驗其在轉速譜、扭矩載荷譜下動態參數變化規率，詳細觀察及研究其動態過程，為評價其性能、壽命及可靠性提供科學依據。
文檔編號G01L3/00GK101303259SQ200710054388
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者張培君, 李智剛, 李榮德, 李靳東, 程旭彥, 虹 賈 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
