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《車輛與動力技術雜志》2014年第二期

1彈子-彈子盤接觸副力傳遞效率試驗機的結構與原理

1.1試樣結構圖1為彈子及彈子盤試樣，其中彈子盤為材料與幾何形狀完全相同的一對試樣，分別模擬彈子盤加壓機構的移動盤和轉動盤．彈子盤半徑為R1=64mm，彈子槽半徑為r1=13mm，彈子槽所對應的螺旋線半徑為R2=32mm、升角為α=15°或25°．彈子的半徑為r2=12.5mm．

1.2試驗機試驗機的整體結構見圖2．其工作原理為:伺服電機產生的旋轉運動經過減速器、聯軸器、滾珠絲杠轉變為齒條的直線運動，齒條通過齒圈帶動轉動盤作旋轉運動，并通過彈子在一定角度的彈子槽中的滾動，轉變為移動盤的直線運動，實現一個加載過程．伺服電機反向轉動，則實現卸載．通過驅動器控制伺服電機輸出扭矩，改變施加在轉動盤的扭矩;通過調整伺服電機的轉速，控制加載速率．在移動盤的上部有一個可控溫的加熱系統，以模擬彈子盤加壓機構的實際工作溫度．兩個位移傳感器分別測量齒條的位移(可換算成轉動盤的轉角)和移動盤的軸向位移;兩個力傳感器分別測量作用在齒條上的驅動力(可換算成轉動盤所受扭矩)和移動盤的軸向輸出推力．將加載階段移動盤輸出的推力與轉動盤受到的扭矩的比值定義為增力系數．試驗測得的增力系數稱為實際增力系數λ，假設彈子-彈子盤沒有任何能量損失的理想條件下，由計算得到的增力系數稱為理論增力系數λ0．則力傳遞效率η是指實際增力系數λ與理論增力系數λ0的比值．

2試驗方案

2.1彈子及彈子盤試樣試驗用彈子的材料均為GCr15，彈子盤的材料有兩種，每種材料彈子盤的彈子槽傾角也有兩種，具體參數如表1所示．

2.2試驗條件計算機輸出三角波電壓信號至驅動器，調節電壓使移動盤的最大輸出推力分別為4.5kN、9kN和18kN，加載頻率均為0.4Hz，加熱溫度180℃．

3試驗結果與分析

力傳遞效率η隨載荷的變化規律見圖3．從中可以看出:隨著載荷增加，各種彈子盤與彈子接觸副的力傳遞效率η都有所下降．這是因為隨著載荷的增大，彈子與彈子槽的接觸變形增大，接觸面積也增加，因此滾動摩擦和滑動摩擦有所增加．當移動盤輸出推力較低時，移動盤和轉動盤的材料(38CrSi和GCr15)對力傳遞效率η影響較小;當載荷增加時，GCr15的彈子盤的力傳遞效率η下降幅度比38CrSi的小，這是因為GCr15的硬度比38CrSi高，接觸區域及表面微凸體的塑性變形量較小．彈子槽傾角α=25°的彈子盤試樣的力傳遞效率較彈子槽傾角α=15°的力傳遞效率總體偏低，但對38CrSi彈子盤在18kN載荷時的實測力傳遞效率偏高，還需要進一步驗證．

4結論

1)隨著載荷增加，各種彈子盤與彈子接觸副的力傳遞效率η都有所下降．2)當移動盤輸出推力較低時，移動盤和轉動盤的材料(38CrSi和GCr15)對力傳遞效率η影響較小;當載荷增加時，GCr15的彈子盤的力傳遞效率η下降幅度比38CrSi的小．3)在所采用的試驗條件和載荷下，彈子槽傾角α=25°的彈子盤試樣的力傳遞效率較彈子槽傾角α=15°的力傳遞效率總體偏低．

作者：王建吉陳文濱蘭海寧克焱徐久軍單位：大連海事大學中國北方車輛研究所車輛傳動重點實驗室