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附 录 he of a is is to of be on of a on is of be of by in is of is an be in of is to of in in a = s2 0 2 000 r/in 250 ) at a = s2 0 0 000 r/in At is no on a of ). It a 1), 0 8 000 r/0 I/s2 (2) to (3) of (4) to To of be do on of to be to to of so we on 1, 2). to is 800 000 r/or on of At in a O of or 2, to is to In to of in a to of is to t is in on of of he of he by is to of If be to be in to by to be at a in do of of to is in as of by a of 0 000 r/in 00 m/s if to of of mm at t = 2 (200 m/s) = 1 x 10-5 s it is In to we a in of he of is in . in in of in At of of up a so a in of he of is is e in to a to as an of to to (1) in 1 560 r/of a ), 0 on a of of of of in (2) to in 14 010 r/on ). of by on As t of of (3) of ) in of of no of of (in in of of is a of is to of of of of 1 O of of s s 1998 2 of 1998 带高速摄影系统的汽车离合器旋转破坏强度试验机 摘要 ： 提供了一种带高速摄影系统的汽车离合器旋转破坏强度试验机，该机可以频繁地做离合器总成的破坏性试验，并可拍摄到离合器总成破坏瞬间的独幅照片，以利找出总成零件的薄弱环节。 关键词： 旋转破坏性试验 试验机 汽车离合器 高速摄影 汽车离合器由压盖总成和从动盘总成组成，它们的旋转强度是评价汽车关键零件质量的重要指标，规范规定它们都应在加速度 状态下进行高于工作转速的超速强度试验，以确定离合器盘的安全性和可靠性。例如，桑塔纳轿车的离合器压盘总成与从动盘总成都要求在常温下以 a=50 2 000 r/从动盘总成还要求在高温 (250) 下以 a=50 0 000 r/些试验都要求在专门的试验机上进行。 目前，国内尚缺少进行汽车离合器总成强度试验的专用设备。本文介绍笔者研制的一种立式多功能的汽车离合器旋转强度试验机 (见图 1)。它具有 较强的驱动能力，可产生足够大的加 速度，进行最大重量 50 高转速 18 000 r/大加速度 20 s 2的离合器总成强度试验； 强大的减振系统，以吸收离合器总成高速旋转时的振动能量； 可靠而平稳的自控系统和绝对安全的铅砖防护腔体； 可供观察离合器总成旋转试验过程和破裂瞬时状态的监视与高速摄影系统。对各种汽车离合器总成，该机可进行高速强度试验，尤其可频繁地做破坏性试验，使用方便、安全可靠。 图 1 汽车离合器旋转强度试验机照片 橡胶阻尼支承的上托式柔性轴系 这类试验机由于要频繁地进行高速破坏性试验，主机轴系应能顺利完成离合器总成升速至破坏的全过程，因此我们采用立式上托的带橡胶阻尼器的柔性轴系 1 ，其结构见图 2。由于采用立式柔轴，其一阶临界转速很低，只有 1800 2000 r/整个高速区域均处在超临界的平稳 状态。同时在柔轴中间设有一个用 “O” 型橡胶圈组成的阻尼支承，当轴系通过临界转速或者由于离合器总成发生严重失衡带来激烈振动时，该阻尼支承能吸收振动能量，衰减轴系振动 2 ，确保离合器总成继续升速直至破坏，保证完成高速破坏试验。此结构简单、容易调整、减振范围大。为了防止离合器总成破坏时刻，巨大的瞬时振动能量造成下部轴系和传动系统的破坏，在柔轴头部设有一限位支座，防止柔轴弯曲变形过大而破坏轴系下部的传动部件。柔轴采用插入式安装，当离合器总成破坏严重时，最多是更换头部弯曲的柔轴，对整个机器没有任何影响，操作装卸十分 方便，从而保证了该试验机可以频繁地进行离合器总成的破坏性试验。采用立式上托轴系，便于从顶盖视窗观察试验过程以及试件的安装与拆卸。 图 2 带橡胶阻尼器的柔性轴系 合器总成破坏瞬间的高速摄影系统 离合器总成由许多零件组装而成， 各零件质量的好坏直接关系到总成的质量。若能通过高速强度试验找出总成零件的薄弱环节，最好是在试验腔内拍摄到总成各零件由变形 屈服 散架 破坏的全过程，那将是十分有意义的。虽然目前无法在近距离内，在事先不知道离合器总成何时发生破坏的情况下拍摄高速破坏的全过程，然而却可以拍摄到破坏瞬间的独幅照片。 国外普遍采用的是在试件转子外设置触发线圈，当转子飞裂时，碎片飞出碰到触发线，由触发电路触发高速照相机打开快门，拍下转子破坏瞬间的形象。显然这种设计要求照相机必须有很高的拍摄速度。例如离合器总成的破坏转速多大于 10 000 r/线速度在 200 m/要拍摄清楚碎片飞出时的瞬时运动状况，捕捉到碎片移动 2 么，照相机起码应具有 t=2 200m/s)=110 -5 于普通照相机这显然是望尘莫及的。 为了解决这个难题，我们开发了一种用普通照相机拍摄的高速摄影技术，用在汽车离合器 高速强度试验机上，拍到了离合器总成破坏瞬间的独幅照片。此高速摄影系统的工作原理见图 3。具体做法为，将普通照相机置于试验机顶盖视窗外，在黑暗的试验腔外，预先打开快门，处于待拍摄状态。同时，加 足顶盖侧视窗外反光镜两钢球间的高压电容器的电压。当离合器总成高速旋转，零件飞裂破坏时，切断总成外围设置的触发线，使光源触发线路工作，触发针发出触发脉冲，使两钢球间的空气电离，引发电容器在钢球间放电，产生强的窄脉冲光源，于是照相机底片感光，获得离合器总成破坏瞬间的独幅照片。此技术方法简便，省去昂贵的高速照相机，拍摄精度也高。 图 3 高速摄影系统工作原理图 我们在此试验机上对离合器盖及盘总成作了大量破坏性试验。今以桑塔纳轿车压盖总成的破坏试验为例说明。首先，拍下桑塔纳轿车离合器压盖总成静止时的状态；然后，对压盖总成进行破坏，并对破坏过程用高速摄影系统进行拍摄，获得以下结果： (1)桑塔纳离合器压盖总成在转速为 11 560 r/，压盖弹簧片飞出，切断触发线圈，拍下高速摄影照片 (见图 4)，照片正右偏上约 20 位置有一 弹簧片飞出的阴影。停车后发现整盘尚未破坏，但找到弹簧片裂骸，明显可见弹簧片在离心力作用下沿根部先弯断飞出。 (2)以此压盖总成继续升速试验，在转速为 14 010 r/得高速摄影照片 (见图 5)。由破坏瞬间的照片可见，整个离合器压盖总成的压盖发生严重翘曲，径向变形上翻拉平 (见照片上部 )并切断触发线圈。随着压盖翘曲后，离合器整盘失衡飞裂破坏。但未看出压盖下部铸铁圆环 (遮住部位无法拍摄到 )断裂飞出的影子。 (3)从压盖总成破坏后的裂骸照片 (见图 6)可看出，压盖严重翘曲变形，在安装弹簧 片的缺口处拉断，但压盖并没有破断成几块，虽然压盖下部的铸铁圆环已断裂成 7块，但没有发现压盖内侧面上有铸铁圆环碎块撞击的痕迹。 由上结果可见桑塔纳轿车离合器压盖总成瞬时的破坏过程为，局部零件 (弹簧片 )飞出 压盖严重翘曲变形，在局部薄弱截面处拉断 压盖下部的铸铁圆环断裂 整个压盖总成破坏。 本试验机已投入工厂使用达 3年之久，由于功能齐全、性能稳定、价格低廉，且解决了汽车离合器大量的检测、开发与研究问题，有望替代进口，推广应用。 图 4 压盖总成弹簧片飞出瞬间的照片 图 5 压盖总成破坏瞬间的照片 图 6 压盖总成破坏后残骸的照片 参考文献 1 吴大文 .“O” 型橡胶圈动态特性的实验研究：硕士学位论文 江大学， 1998 2 钱立新 博士学位论 文 江大学， 1998
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