[发明专利]一种轴流式导轮液力变矩器轴向力测量系统

说明书

本发明涉及一种轴流式导轮液力变矩器轴向力测量系统，能够直接对液力变矩器轴向力进行测量，测量稳定性好，通用性强。包括加载电机、液力变矩器包箱、液力变矩器、负载电机、循环油路系统、数据控制与采集处理系统，具体对液力变矩器进行了改进，增加了第一推力轴承、第二推力轴承、第一轴向力传感器、第二轴向力传感器、4个弹性挡圈，其中，第一推力轴承一侧与泵轮直接接触，用于传递泵轮产生的轴向力，第二推力轴承一侧与涡轮直接接触，用于传递涡轮产生的轴向力，弹性挡圈用于将泵轮、涡轮或者导轮所受到的轴向力传递至大地，使传感器不受力，通过多个弹性挡圈的不同组合方式实现对泵轮轴向力和涡轮轴向力的测量。

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，具体涉及一种轴流式导轮液力变矩器轴向力测量系统。

背景技术

液力变矩器结构复杂，包含三个叶轮（泵轮，涡轮，导轮）封闭的容腔内充满粘性流体。由于容腔内部流场流动规律非常复杂，加之其工作部件形状复杂，导致在运转时会出现数值很高的轴向载荷，这种在复杂的动态流场由于液力元件不平衡面积产生的动态轴向载荷，会大大缩减轴上部件的使用寿命，因此，研究如何准确测量液力变矩器内部轴向力的大小就尤为重要。想要直接测得三个叶轮受到的轴向力十分困难，现有的液力变矩器轴向力领域多采用仿真数值模拟叶轮受到的轴向力，对液力变矩器轴向力测量也没有深入到液力变矩器内部，有通过轴承内圈的接触痕迹位置计算轴向载荷的方法，但此方法必须要拆解液力变矩器并且只能得到轴承受到的最大轴向载荷。

现有的测量轴向力的方法通常将弹性体安装在被测物体之间，通过测量弹性体承受轴向力所产生的应变，完成对轴向力的测量。不同的传感器结构适用于不同的机械结构，轮辐式结构复杂、精度高，但测量范围小，凸台式结构简单、测量范围大，但精度低，且目前传感器的使用条件大多在常温空气中。

专利CN105092129“一种旋转机械轴向力测试装置及其测试方法”公开了一种装置，具体的，一个壳体内加装转轴与两个滚珠轴承，两个轴承外侧套装两个环状的拉压力传感器，转轴与旋转机械无键式连接，转轴与电机采用联轴器联接。此装置无需对旋转机械进行改造，只要实现装置与旋转机械的直接联接就可实现轴向力的测量，具有一定的通用性。但是，对于液力变矩器的轴向力，用此装置只能测量出液力变矩器三个叶轮传递到输出轴上的合力，因为泵轮和涡轮受到的力是相反的，传递出的合力抵消了很大一部分，所以用这个装置对液力变矩器的轴向力测量得到的数值并无意义；对于液力变矩器测试台，由于试验过程中存在油液的循环流动，需要将整个液力变矩器安装到密闭的包箱中，使液力变矩器的合力传递到包厢上，所以，要用此装置测量合力就需要改装包箱，即将此装置安装在包箱与变矩器之间。包箱结构改变会导致密封性下降造成漏油。

专利CN105910745“一种用于监测旋转机械转子轴向推力的装置及方法”公开了一种装置及方法，具体的，采用在转子外壁设置环状推力盘，推力盘上设有与其轴向联动的环状推力瓦座，轴承箱套置于转子上，轴承箱内有与推力瓦座匹配的支撑感应件，直接监测转轴轴向推力的实时变化。但是由于液力变矩器无法长时间在高温高压的流动油液中正常测量轴向载荷，所以该专利在这种环境中不能保证长时间的可靠工作。

论文“液力变矩器导轮叶片表面流体压力场测试技术研究”（10.26948/d.cnki.gbjlu.2018.000326）公开了一种方法，具体的，在液力变矩器导轮叶片上挖槽安装压力传感器，用于测量导轮处内流场的压力分布，根据压力分布估算出导轮所受的轴向力。该方法存在两个缺陷：1、缺少直接的测量手段，根据这种方法得出的轴向力结果误差大；2、因为泵轮与涡轮是旋转的，不能在叶片上直接安装传感器，所以不能用在泵轮和涡轮上。