论文部分内容阅读
摘 要：离合器主缸是离合器的重要组成部分，离合器是连接发动机和变速器的重要部件，是为汽车提供动力的重要开关。本文介绍了离合器主缸种类及工作原理，还重点介绍了现在科技水平下，一些对主缸进行检测的技术手段和设备。
关键词：离合器；主动缸；传感器；检测
1 离合器及离合器主缸
离合器是一种装置，一般情况下，发动机曲轴的飞轮组和离合器是组合在一起的部件，是汽车传动系和发动机之间负责传递动力和切断动力的装置。[ 1 ]从开始起步到普通状态下正常行驶的过程中，一辆汽车上的驾驶员可以通过根据需要对离合器进行操纵，进而将传动系与发动机逐渐连接者暂时分解，从而达到传递或者切分解发动机向传动系输出动力的效果。离合器可以有效促进变速器和发动机之间的连接，以达到可使汽车平稳开启的效果；[ 2 ]此外，离合器能够使变速器和发动机之间的联系进行临时性的切断。以减少换档时产生的冲击；同时，严防变速器等传动系统超过荷载，从而可以起到对汽车的保护作用。
离合器主缸是离合器的液压式操作系统中的主要类型，也称为离合器总泵，液压油（也称作刹车油）在进入总泵后，可以通过离合器的踏板作用来推动离合器分泵，进而可以达到推动离合器工作的效果。[ 3 ]
液压式离合器主要由离合主缸和工作缸等构成。其中，离合主缸是机构中最为重要的组成部分。同时，又存在多种离合主缸，主要有补偿孔式离合主缸、活塞式离合主缸和中心阀式离合主缸。补偿孔式离合主缸主要工作原理是通过皮碗与补偿孔相互协调工作，当皮碗推进超过补偿孔后，建压腔内开始形成压力；当皮碗退回到补偿孔后侧，建压腔内压力恢复正常，从而控制离合器进行工作。[ 4 ]活塞式离合主缸工作原理较为简单，就是通过活塞的推拉皮碗，使油的压力增强或降低，从而使离合器工作。中心阀式离合主缸的工作原理简单来说就是以中心閥作为推动腔体内油的中介，外部用带有弹簧的活塞推动中心阀，从而进行工作。
我国汽车行业起步较晚，相比于汽车行业早已成熟的西方国家，我国的离合主缸性能检测技术比较落后，相关研究比较少。[ 5 ]随着我国科技力量不断强大，高集成电路、软件技术以及传感技术的不断发展，我国对于离合主缸性能检测技术也取得了一定的成就，但相比于發达国家还有一定距离。我国在离合主缸领域，仅部分汽车企业自行自定的企业标准，国家检测标准还未出台。[ 6 ]离合器的存在保障了汽车的安全、平稳行驶，因此离合器各项指标的检测显得至关重要。 利用传感器检测离合器的各项指标，成为了研究的重要领域。
2 离合器主缸检测
通过进厂调查发现，一些企业在检测离合主缸的过程中依旧采用较为落后的手工检测方法，造成了诸多问题，普遍存在效率和精度都比较低，难以满足生产线上的高速流水作业。为满足现在高效率、高自动化水平的生产、检测，采用智能化主缸检测手段是企业发展的重要突破口。[ 7 ]而且，高效的之自动化检测不但可以提高生产效率，还能提高产品合格率，有力的保障了主缸的质量问题。[ 8 ]
现阶段洗车离合器扭矩通常会在模拟工作的状态下进行稳态扭矩以及平均扭矩的测试，在模拟测试条件下还不能及时对动态扭矩时候的幅值和速度进行测量，并且扭矩测量在力学参数下很难达到准确测试，给测量又增加了一定困难。这时应该使用电阻应变片，将它作为传感原件以惠斯通电桥形式固定在弹性原件上，扭转较小的角度来控制电桥电阻变化，因而从电桥输出与轴旋转角成正比关系的扭矩信号电压、电阻应变片是一种高精度且应用频率很高的力学量传感元件。利用这种方法能够把变形量转变为电桥输出的电压信号，把相关信息交给后续电路进行处理，经过计算得出扭矩值。旋转轴通常有2个弹性元件固定在旋转轴上，旋转轴出现的扭转角与主机出现的扭矩呈正比。因为卡环的固定作用，轴的扭转动使弹性元件产生切向位移X，引发应变片片簧受到一个弯矩并产生变形弯曲。[ 9 ]
工作状态下离合器从动盘的温升是反映离合器综合性能的另一个重要指标。离合器的从动盘是在密封的防尘罩下工作的，因此需把测温探头-热电偶埋进防尘罩内进行温度测量，也称埋入式的测温法。本文选择论述的K型热电偶制造容易、结构简单、使用方便、测温范围宽，是工业生产中比较常用的温度传感器。为了可以将系统设计简单化，还能保证温度测量的准确并且快速，在温度采集的前处理电路方案中我们选择了一个集冷端补偿、低噪声信号放大器、A/D转换器和SPI串口等多项功能为一体的芯片，即 MAXIM公司的MAX6675，它可以直接与单片机接口。
在实际工作中，为了可以保证测量的准确性，工作人员需要对温度的测量进行定标，也称冷端温度补偿。冷端温度是指周围环境温度与0℃实际参考值之间的温度差值。MAX6675芯片内带有冷端补偿功能，可以实现对热电偶的冷端温度补偿。MAX6675芯片内冷端温度补偿二极管产生的补偿电压U2经ADC转换、采集后供处理器按补偿算法对温度的测量值进行修正。
3 总结
离合器作为重要的传动开关，承载了安全驾驶的重要使命。本文宏观的论述了离合器工作原理，详细介绍了离合主缸的种类及工作原理，重点介绍了检测离合器综合性能的方法，为保障离合器安全正常的运行提供了检测保障，为安全行驶保驾护航。
参考文献：
[1] 徐石安，江发潮.汽车离合器[M].北京：清华大学出版社，2002.
[2] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.
[3] 汽车行业标准QC/T27-92 QC/T27-2004.汽车干摩擦式离合器台架试验方法[S].
[4] 蒋和生，陈炎武，贾华伟.基于虚拟仪 器的汽车离合器从动盘总成性能试验机的开发[J].机床与液压，2006，（8）.
[6] 刘国强，孙伟，陈德民，郭晓林.基于多传感器技术的双离合器自动变速器控制系统研究[J].计算机测量与控制，2012，（5）.
[7] 童常根，郭晓宇，郑玉冰.基于DSP的振动信号检测系统的设计[J].计算机测量与控制，2008，（5）.
作者简介：
吴振，男，汉族，山西临汾襄汾县人，本科，研究方向：机械设计及制造。
关键词：离合器；主动缸；传感器；检测
1 离合器及离合器主缸
离合器是一种装置，一般情况下，发动机曲轴的飞轮组和离合器是组合在一起的部件，是汽车传动系和发动机之间负责传递动力和切断动力的装置。[ 1 ]从开始起步到普通状态下正常行驶的过程中，一辆汽车上的驾驶员可以通过根据需要对离合器进行操纵，进而将传动系与发动机逐渐连接者暂时分解，从而达到传递或者切分解发动机向传动系输出动力的效果。离合器可以有效促进变速器和发动机之间的连接，以达到可使汽车平稳开启的效果；[ 2 ]此外，离合器能够使变速器和发动机之间的联系进行临时性的切断。以减少换档时产生的冲击；同时，严防变速器等传动系统超过荷载，从而可以起到对汽车的保护作用。
离合器主缸是离合器的液压式操作系统中的主要类型，也称为离合器总泵，液压油（也称作刹车油）在进入总泵后，可以通过离合器的踏板作用来推动离合器分泵，进而可以达到推动离合器工作的效果。[ 3 ]
液压式离合器主要由离合主缸和工作缸等构成。其中，离合主缸是机构中最为重要的组成部分。同时，又存在多种离合主缸，主要有补偿孔式离合主缸、活塞式离合主缸和中心阀式离合主缸。补偿孔式离合主缸主要工作原理是通过皮碗与补偿孔相互协调工作，当皮碗推进超过补偿孔后，建压腔内开始形成压力；当皮碗退回到补偿孔后侧，建压腔内压力恢复正常，从而控制离合器进行工作。[ 4 ]活塞式离合主缸工作原理较为简单，就是通过活塞的推拉皮碗，使油的压力增强或降低，从而使离合器工作。中心阀式离合主缸的工作原理简单来说就是以中心閥作为推动腔体内油的中介，外部用带有弹簧的活塞推动中心阀，从而进行工作。
我国汽车行业起步较晚，相比于汽车行业早已成熟的西方国家，我国的离合主缸性能检测技术比较落后，相关研究比较少。[ 5 ]随着我国科技力量不断强大，高集成电路、软件技术以及传感技术的不断发展，我国对于离合主缸性能检测技术也取得了一定的成就，但相比于發达国家还有一定距离。我国在离合主缸领域，仅部分汽车企业自行自定的企业标准，国家检测标准还未出台。[ 6 ]离合器的存在保障了汽车的安全、平稳行驶，因此离合器各项指标的检测显得至关重要。 利用传感器检测离合器的各项指标，成为了研究的重要领域。
2 离合器主缸检测
通过进厂调查发现，一些企业在检测离合主缸的过程中依旧采用较为落后的手工检测方法，造成了诸多问题，普遍存在效率和精度都比较低，难以满足生产线上的高速流水作业。为满足现在高效率、高自动化水平的生产、检测，采用智能化主缸检测手段是企业发展的重要突破口。[ 7 ]而且，高效的之自动化检测不但可以提高生产效率，还能提高产品合格率，有力的保障了主缸的质量问题。[ 8 ]
现阶段洗车离合器扭矩通常会在模拟工作的状态下进行稳态扭矩以及平均扭矩的测试，在模拟测试条件下还不能及时对动态扭矩时候的幅值和速度进行测量，并且扭矩测量在力学参数下很难达到准确测试，给测量又增加了一定困难。这时应该使用电阻应变片，将它作为传感原件以惠斯通电桥形式固定在弹性原件上，扭转较小的角度来控制电桥电阻变化，因而从电桥输出与轴旋转角成正比关系的扭矩信号电压、电阻应变片是一种高精度且应用频率很高的力学量传感元件。利用这种方法能够把变形量转变为电桥输出的电压信号，把相关信息交给后续电路进行处理，经过计算得出扭矩值。旋转轴通常有2个弹性元件固定在旋转轴上，旋转轴出现的扭转角与主机出现的扭矩呈正比。因为卡环的固定作用，轴的扭转动使弹性元件产生切向位移X，引发应变片片簧受到一个弯矩并产生变形弯曲。[ 9 ]
工作状态下离合器从动盘的温升是反映离合器综合性能的另一个重要指标。离合器的从动盘是在密封的防尘罩下工作的，因此需把测温探头-热电偶埋进防尘罩内进行温度测量，也称埋入式的测温法。本文选择论述的K型热电偶制造容易、结构简单、使用方便、测温范围宽，是工业生产中比较常用的温度传感器。为了可以将系统设计简单化，还能保证温度测量的准确并且快速，在温度采集的前处理电路方案中我们选择了一个集冷端补偿、低噪声信号放大器、A/D转换器和SPI串口等多项功能为一体的芯片，即 MAXIM公司的MAX6675，它可以直接与单片机接口。
在实际工作中，为了可以保证测量的准确性，工作人员需要对温度的测量进行定标，也称冷端温度补偿。冷端温度是指周围环境温度与0℃实际参考值之间的温度差值。MAX6675芯片内带有冷端补偿功能，可以实现对热电偶的冷端温度补偿。MAX6675芯片内冷端温度补偿二极管产生的补偿电压U2经ADC转换、采集后供处理器按补偿算法对温度的测量值进行修正。
3 总结
离合器作为重要的传动开关，承载了安全驾驶的重要使命。本文宏观的论述了离合器工作原理，详细介绍了离合主缸的种类及工作原理，重点介绍了检测离合器综合性能的方法，为保障离合器安全正常的运行提供了检测保障，为安全行驶保驾护航。
参考文献：
[1] 徐石安，江发潮.汽车离合器[M].北京：清华大学出版社，2002.
[2] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.
[3] 汽车行业标准QC/T27-92 QC/T27-2004.汽车干摩擦式离合器台架试验方法[S].
[4] 蒋和生，陈炎武，贾华伟.基于虚拟仪 器的汽车离合器从动盘总成性能试验机的开发[J].机床与液压，2006，（8）.
[6] 刘国强，孙伟，陈德民，郭晓林.基于多传感器技术的双离合器自动变速器控制系统研究[J].计算机测量与控制，2012，（5）.
[7] 童常根，郭晓宇，郑玉冰.基于DSP的振动信号检测系统的设计[J].计算机测量与控制，2008，（5）.
作者简介：
吴振，男，汉族，山西临汾襄汾县人，本科，研究方向：机械设计及制造。