GB/T 33515-2017 磁粉离合器

　　ICS 2 1 . 120 . 20 J 19

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33515—2017

　　磁 粉 离 合 器

　　Magneticparticleclutch

　　2017-02-28 发布 2017-06-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33515—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由全国机器轴与附件标准化技术委员会(SAC/TC 109)提出并归口 。

　　本标准起草单位：万向钱潮股份有限公司、中机生产力促进中心、北京新兴超越离合器有限公司。

　　本标准主要起草人：杨建虹、明翠新、张俨、孔炜、邓高见。

　　GB/T 33515—20 17

　　磁 粉 离 合 器

　　1 范围

　　本标准规定了磁粉离合器(以下简称离合器)型式与尺寸，技术要求，试验方法，检验规则。

　　本标准适用于机械传动系统主、从动端离合和控制系统调节转矩、调节速度、张力控制、空载启动、过载保护、伺服驱动、测试加载、换向等自冷式、风冷式、液冷式、电风扇冷却式离合器。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 1095 平键 键槽的剖面尺寸

　　GB/T 1569 圆柱形轴伸

　　GB/T 3852 联轴器轴孔和联结型式与尺寸

　　GB/T 10042 离合器 术语

　　3 术语和定义

　　GB/T 10042 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3 . 1 性能术语

　　3 . 1 . 1

　　最大励磁电压 maximum excitationvoltage

　　um

　　本标准规定的最大励磁电压值。

　　注：最大励磁电压简称最大电压，单位为 V, d. c。

　　3 . 1 . 2

　　最大励磁电流 maximum excitationcurrent

　　Im

　　在最大励磁电压下，离合器线圈平均温度为 75 ℃时，通过励磁线圈的电流值。

　　注：最大励磁电流简称最大电流，单位为 A, d. c。

　　3 . 1 . 3

　　最大转矩 torqueofmaximum excitationcurrent

　　Tm

　　离合器最大励磁电流所对应的转矩。

　　3 . 1 . 4

　　空载转矩 idletorque

　　T0

　　在静特性中励磁电流为零时对应的转矩。

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　　3.1.5

　　静特性曲线 staticcharacteristiccurve

　　主动转子转速恒定，从动转子被制动，励磁电流单向由小到大(上升曲线)，再由大到小(下降曲线)变化所得到的励磁电流和转矩的关系曲线。

　　3.1.6

　　安全系数 safetycoefficient

　　Ks

　　最大转矩 Tm 与公称转矩 Tn 之比。

　　3.1.7

　　静特性线性段的斜率 slopeofthelinerrangeofthestaticcharacteristic

　　Kt

　　静特性上升曲线上转矩为 0 . 6Tn 的点对应的斜率。

　　3.1.8

　　静特性回线宽度系数 coefficientoftheloopwidthofthestatic

　　ΔT

　　在转矩的最大值为 Ks Tn 的静特性曲线中，由公称转矩 Tn 对应的上升曲线上的工作点和同励磁电流对应下降曲线上的工作点决定的转矩之差 ΔT 与公称转矩 Tn 之比，用百分数表示。

　　3.1.9

　　动特性 dynamiccharacteristics

　　离合器接通或断开阶跃电压后励磁电流、转矩随时间变化的过渡过程。

　　3 . 1 . 10

　　励磁电流上升时间常数 timeconstantofriseexcitationcurrent

　　Tir

　　离合器励磁线圈接通阶跃电压后励磁电流上升到稳态值 63 . 2%时对应的时间。

　　3 . 1 . 1 1

　　励磁电流衰减时间常数 timeconstantofdegenerationexcitationcurrent

　　Tid

　　离合器励磁线圈断开阶跃电压后励磁电流衰减到稳态值 36 . 8%时对应的时间。

　　3 . 1 . 12

　　无反应时间 noreactiontime

　　t0

　　离合器励磁线圈接通阶跃电压后到转矩开始上升的时间。

　　3 . 1 . 13

　　转矩上升时间常数 timeconstantofrisetorque

　　Ttr

　　离合器励磁线圈接通阶跃电压后转矩上升到稳态转矩值 63 . 2%时对应的时间。

　　3 . 1 . 14

　　转矩衰减时间常数 timeconstantofdowntorque

　　Ttd

　　离合器励磁线圈断开阶跃电压后，转矩衰减到稳态转矩值 36 . 8%时对应的时间。

　　3 . 1 . 15

　　许用滑差功率 allowableslippower

　　[P]

　　离合器在连续滑差运转时由传递的转矩、滑差转速所决定的最大滑差功率的许用值。

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　　3 . 1 . 16

　　励磁线圈的温升 heatingexcitationcoil

　　τ

　　离合器励磁线圈的温度和环境温度之差。

　　3 . 1 . 17

　　温升曲线 heatingcurve

　　离合器以许用滑差功率运转时，励磁线圈的温升和时间的关系曲线。

　　3 . 1 . 18

　　励磁线圈的稳定温升 stableheatingexcitationcoil

　　τsh

　　在温升曲线上 60 min 内温度上升不大于 1 ℃时的温升值。

　　3 . 1 . 19

　　励磁线圈温升热时间常数 timeconstantofheatingexcitationcoil

　　Thr

　　在温升曲线上励磁线圈的温升上升到稳定温升值 63 . 2%时对应的时间。

　　3 . 1 . 20

　　励磁线圈降温热时间常数 timeconstantofcoolingexcitationcoil

　　Thd

　　在温升曲线上励磁线圈的温升下降到稳定值 36 . 8%时对应的时间。

　　4 型式与尺寸

　　4 . 1 型式

　　4 . 1 . 1 按从动转子结构型式：

　　a) 柱形转子离合器，代号省略;

　　b ) 杯形转子离合器，代号：B ;

　　c) 筒形转子离合器，代号：T ;

　　d) 盘形转子离合器，代号：P。

　　4 . 1 . 2 按联结安装型式：

　　a) 轴输入，轴输出，单面或双面止口支撑式，代号省略;

　　b ) 轴输入，轴输出，机座支撑式，代号：J ;

　　c) 轴输入，轴输出，单面直角板支撑式，代号：M ;

　　d) 法兰盘输入，空心轴输出，空心轴(或单止口)支撑式，代号：K ;

　　e) 法兰盘输入，单侧或双侧轴输出，单面止口支撑式，代号：D ;

　　f) 齿轮(或带轮、链轮)输入，轴输出，单面止口支撑式，代号：C。

　　4 . 1 . 3 按冷却方式：

　　a) 自然空气冷却(简称自冷式)，代号省略;

　　b ) 强迫通风冷却(简称风冷式)，代号：F ;

　　c) 液(水或油)冷却(简称液冷式)，代号：Y ;

　　d) 电风扇冷却(简称扇冷式)，代号：S。

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　　4 . 2 型号

　　4 . 2 . 1 型号表示方法

　　4 . 2 . 2 型号示例

　　示例 1 ：公称转矩 50 N · m,柱形转子，轴输入，轴输出，双止口支撑，自冷式离合器型号为：DF50 。

　　示例 2：公称转矩 100 N · m,柱形转子，轴输入，轴输出，双止口支撑，风冷式离合器型号为：DF100/F。

　　示例 3：公称转矩 25 N · m,杯形转子，法兰盘输入，空心轴输出，空心轴(或单止 口)支撑，自冷式离合器型号为： DF25B. K。

　　示例 4：公称转矩 200 N · m,筒形转子，轴输入，轴输出，机座支撑，液冷式离合器型号为：DF200T.J/Y。

　　4 . 3 标记

　　4 . 3 . 1 标记方法

　　4 . 3 . 2 标记示例

　　示例 1 ：公称转矩 12 N · m,杯形转子，法兰盘输入，空心轴输出，空心轴(或单止口)支撑，自冷式离合器，用于一般联结，标记为：DF12B. K GB/T 33515—2017 。

　　示例 2：公称转矩 200 N · m,柱形转子，轴输入，轴输出，双止口支撑，自冷式离合器，用于快速离合，标记为：DF200-G GB/T 33515—2017 。

　　4 . 4 离合器基本参数和主要尺寸

　　4 . 4 . 1 离合器系列规格

　　离合器主参数为公称转矩 Tn (N · m) ,系列规格：0.1 *，0.25 *，0.5 , 1 , 2.5 , 5 , 10 , 25 , 50 , 100 , 200 , 400 , 630 , 1 000 , 2 000 , 4 000 *，6 300 *，10 000 *，20 000 *，40 000 *，63 000 *。

　　注：带“*”为推荐规格。

　　4 . 4 . 2 离合器基本性能参数

　　离合器基本性能参数应符合表 1 的规定。

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　　4 . 4 . 3 离合器联结、安装型式及尺寸

　　4 . 4 . 3 . 1 轴输入、轴输出，单侧或双侧止口支撑式离合器的联结、安装型式见图 1,主要尺寸按表 2 的规定。

　　a)双侧止口

　　b)单侧止口

　　图 1 轴输入、轴输出，单侧或双侧止口支撑式离合器外形图

　　4 . 4 . 3 . 2 轴输入、轴输出，机座支撑式离合器的联结、安装型式见图 2,主要尺寸按表 2 的规定。

　　图 2 轴输入、轴输出，机座支撑式离合器外形图

　　表 1 离合器基本性能参数

　　表 2 轴输入、轴输出，单侧或双侧止口支撑式、机座支撑式、直角板支撑式离合器主要尺寸 单位为毫米

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　　4 . 4 . 3 . 3 轴输入、轴输出，直角板支撑式离合器的联结、安装型式见图 3,主要尺寸按表 2 的规定。

　　图 3 轴输入、轴输出，直角板支撑式离合器外形图

　　4 . 4 . 3 . 4 法兰盘输入、空心轴输出，空心轴(或单止口)支撑式离合器的联结、安装型式见图 4,主要尺寸按表 3 的规定。

　　图 4 法兰盘输入、空心轴输出，空心轴(或单止口)支撑式离合器外形图

　　表 3 法兰盘输入、空心轴输出，空心轴(或单止口)支撑式离合器主要尺寸 单位为毫米

　　4 . 4 . 3 . 5 法兰盘输入、单侧或双侧轴输出，单止口支撑式离合器的联结、安装型式见图 5,主要尺寸按表 4的规定。

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　　图 5 法兰盘输入、单侧或双侧轴输出，单止口支撑式离合器外形图

　　表 4 法兰盘输入、单侧或双侧轴输出，单止口支撑式离合器主要尺寸 单位为毫米

　　4 . 4 . 3 . 6 齿轮(链轮、带轮)输入，轴输出，单面止口支撑式离合器的联结、安装型式见图 6,主要尺寸见

　　表 5 的规定。

　　图 6 齿轮(链轮、带轮)输入，轴输出，单面止口支撑式离合器外形图

　　表 5 齿轮(链轮、带轮)输入，轴输出，单面止口支撑式磁粉离合器主要尺寸 单位为毫米

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　　表 5(续) 单位为毫米

　　5 技术要求

　　5 . 1 离合器轴伸按 GB/T 1569 的规定，键按 GB/T 1095 的规定，轴孔和键槽按 GB/T 3852 的规定。离合器最大直径 D 为推荐尺寸，联结和安装尺寸按表 2~表 5 的规定。

　　5 . 2 正常工作条件

　　5.2. 1 周围空气温度-5 ℃ ~40 ℃。

　　5 . 2 . 2 周围空气最大相对湿度为 90%(平均最低温度为 25 ℃时)。

　　5 . 2 . 3 周围介质要求：无爆炸危险、无腐蚀金属、无破坏绝缘的尘埃、无油雾。

　　5.2.4 海拔高度不超过 2 500 m。

　　5 . 3 结构要求

　　5 . 3 . 1 离合器采用的材料、元器件的性能应符合有关标准规定，经入厂检验，并能在产品上通过相应的试验。

　　5 . 3 . 2 离合器的导磁材料应采用导磁性能好的低碳优质碳素钢、电工纯铁及导磁性能不低于上述材料的其他导磁材料。

　　5 . 3 . 3 离合器采用的软磁性磁粉应经过稳定处理，物理性能和磁性能应符合有关专用技术条件标准的规定。

　　5 . 3 . 4 励磁线圈的绝缘等级不得低于 E 级 。

　　5 . 3 . 5 离合器的引出线采用耐高温、强度高、绝缘性好的导线。

　　5 . 3 . 6 离合器供电装置应可靠。

　　5 . 3 . 7 离合器按不同用途选用不同的电源。 用于离合或快速离合的产品可采用直流稳压电源，用于调节转矩的产品推荐采用直流可调恒流源或专用的电子微机控制器。 其直流电压、电流的精度应符合有关标准的规定。

　　5 . 4 性能要求

　　5 . 4 . 1 24 V、80 V直流电压为励磁电压的优先电压值，特殊产品推荐使用：48 V, 36 V, 12 V, 6 V, 3 V电压值。

　　5 . 4 . 2 静特性参数之间的关系见图 7 。

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　　图 7 离合器静特性

　　a) 低速(n<100 r/min) 时，T0≤3%Tn;高速时，T0<5%Tn 。

　　b ) 工业联结用离合器 Ks≥1 . 3;调速离合器 Ks≥1 . 5;快速离合器 Ks≥2 . 0 。

　　c) 依不同用途最大转矩 Tm≥Ks Tn 。

　　d) 离合器 ΔT≤15%Tn 。

　　5 . 4 . 3 离合器在最大励磁电流工作时 T

　　5 . 4 . 4 离合器在常温下绝缘电阻不小于 20 MΩ。

　　5 . 4 . 5 离合器在非工作条件下应能承受 330 V(励磁电压 80 V 时应为 500 V) ,历时 1 min抗电试验。

　　5 . 5 制造要求

　　5 . 5 . 1 离合器非安装表面应喷漆或氧化处理，喷漆表面应均匀、完整、无气泡、无明显的桔皮流痕等现象，非油漆表面应无锈蚀。

　　5 . 5 . 2 离合器各种零件的制造、部件的装配、离合器的励磁线圈的焊接、电气安装均应符合有关标准的规定。

　　5 . 5 . 3 以 75 ℃时的励磁线圈电阻为名义值，线圈的电阻值允许偏差为 ±5%。

　　5 . 5 . 4 离合器的装配质量应符合图样及有关文件要求，螺钉应连接牢固，不允许有松动现象。

　　5 . 5 . 5 离合器装配后主、从动转子与固定支撑部分之间应转动灵活，无卡滞现象及碰擦杂音，轴向无超过规定的位移。

　　5 . 5 . 6 液冷式离合器不得有渗漏现象。

　　5 . 5 . 7 在许用滑差功率[P]的条件下，励磁线圈的温度 θ 应低于所选导线和其他非金属材料的允许连续使用的温度。 对于 F级材料应小于 120 ℃ ,对 B级材料应小于 130 ℃为合格。

　　6 试验方法

　　6 . 1 电压试验

　　离合器轴呈水平安装，处于非工作状态，所有测试仪表及显示装置精度不得低于 1 级 。若离合器励磁线圈的温度不为 75 ℃而与环境温度 θ0相同时，应采用式(1) ~式(3)折合到 75 ℃时的参数 R75 ℃ 、 Im 及 θ0 时实测电压 um′试验。

　　R Rθ0 = KIRθ0 …………………………

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　　KI …………………………( 2 )

　　I …………………………( 3 )

　　式中：

　　R75 ℃ — 75 ℃的电阻值;

　　Rθ0 —环境条件 θ0 时电阻值。

　　应在励磁电流 I≤Im 的条件下试验，此时的参考试验最大电压为 U′m=Um /K′。

　　6 . 2 绝缘电阻试验

　　离合器处于非工作状态，用 250 V兆欧表测量离合器励磁线圈出线端与相邻导体之间的绝缘电阻。

　　6 . 3 抗电强度试验

　　6 . 3 . 1 离合器处于非工作状态，在正常试验气候条件下，最大励磁电压 48 V 时用 330 V试验电压，80 V时用 500 V试验电压，用频率为 50 Hz,功率不小于 0 . 5 kVA 的抗电试验器，检查抗电强度。

　　6 . 3 . 2 将抗电试验器的电压均匀地上升到试验电压值，保持 1 min 检查离合器应无击穿、跳火花或电晕现象，然后将试验电压降至最小，断开电路。

　　抗电强度试验一般不应重复进行，必要重复时，后一次的试验电压为前一次试验电压值的 80%。

　　6 . 4 静特性试验

　　6 . 4 . 1 静特性试验参考装置

　　静特性试验参考装置见图 8 。

　　a) 用转矩传感器或力传感器测量转矩;

　　b ) 转矩测量仪器可以是应变仪或别的二次仪表;

　　c) X-Y 显示记录装置也可以用 X-Y 记录仪或其他显示装置代替;

　　d) 离合器的主要特性也可用给定励磁电流，用其他力的度量装置测出转矩，采用逐点测试的办法得到。

　　图 8 离合器静特性试验参考装置

　　6 . 4 . 2 试验步骤

　　试验步骤如下：

　　a) 将离合器测试台输出端与离合器的主动端连接，并调到所需转速，保持恒定，即 n1 为常数，离合器从动端被制动，即 n2 =0;

　　b ) 给离合器线圈通以频率不大于 0 . 04 Hz 的三角波或正弦波(半波)(最好用可调直流恒流源);

　　c) 接通 X-Y 显示记录装置，并分别调整好各仪表;

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　　d) 启动测试台，离合器空转不少于 3 min;

　　e) 接通励磁回路，调节电流为 Im , 测得 Tm 应大于或等于 Ks Tn ;

　　f) 调节励磁电流，当 Tm ′= Ks Tn 时为电流波形的峰值 Im ′;

　　g) 测得静特性曲线，并重复两次;

　　h) 从特性上计算出回线宽度系数 ΔT% ;

　　i) 从特性上得出空载转矩 T0,若传感器在小量程不准时，可更换传感器后测量 T0 值 ;

　　j) 离合器的静特性也可用给定励磁电流，用其他力的度量装置测出转矩，采用逐点测试办法获取。

　　6 . 5 动特性试验

　　6 . 5 . 1 动特性试验参考装置和静特性试验装置类似，但要用紫外线示波器、笔录仪或其他记录显示仪表代替 X-Y 显示记录装置。

　　6 . 5 . 2 当给定并断开阶跃电压，将电压、励磁电流、转矩的信号输入记录仪表时，记录下各参数随时间变化的曲线，并可从中求出时间常数 Tir , 离合器动特性曲线见图 9 。

　　图 9 离合器动特性

　　6 . 6 许用滑差功率和温升试验

　　6 . 6 . 1 温升试验的装置和静特性试验相同。 应在许用滑差功率[P]的条件下进行。 试验时应按不同的冷却型式满足其相应的转速、通水、通风、加电风扇的要求，温升曲线见图 10 。

　　图 10 温升曲线

　　6 . 6 . 2 滑差功率可由式(4)计算得出：

　　P= 0.105T ·n …………………………( 4 )

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　　式中：

　　T —滑差转矩，单位为牛米(N · m ) ;

　　n —滑差转速，单位为转每分(r/min) ;

　　P —滑差功率，单位为千瓦(kW) 。

　　6 . 6 . 3 用伏安法(R=U/I)随时间逐点测试励磁线圈的电阻 R2 、R1 、θ02 ,并用式(5) 计算被测时线圈的

　　平均温升：

　　τ = θ0 - θ02

　　式中：

　　τ —被测线圈测量时刻的平均温升，单位为摄氏度(℃) ;

　　θ2 —被测线圈发热状态下的温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　θ02 —测量被测线圈热态电阻 R2 时的周围空气温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　R2 —温度为 θ2 时被测线圈的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　R1 —温度为 θ1 时被测线圈的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　α —在 0 ℃时被测线圈导体材料的电阻温度系数，材料为紫铜时：

　　环境温度为 40 ℃时的温升应乘以修正系数 K：

　　折合后的温升 τ′= Kτ。

　　6 . 6 . 4 离合器温升曲线见图 10,从图 10 中可找出稳定温升 τsh及热时间常数 Thr 、Thd 。Tah 应不大于允许值，Thd 应不小于允许值。

　　6 . 6 . 5 线圈实际温度按式(6)计算：

　　θ = τsh + θ0 …………………………( 6 )

　　式中：

　　τsh —稳定温升，单位为摄氏度(℃) ;

　　θ0 —环境温度，单位为摄氏度(℃) ;

　　θ —线圈实际温度，单位为摄氏度(℃) 。

　　6 . 7 离合器处于非工作状态，线圈温度与室温一致时(在同一室内静置 12 h 以上可以认为与室温 一致)用直流电桥，在室温下进行测量，然后换算为 75 ℃时的电阻值。

　　7 检验规则

　　7 . 1 出厂检验

　　每台离合器都应进行出厂检验：

　　a) 外观检查，按 5 . 5 . 1 的要求 ;

　　b ) 绝缘电阻检验，按 6 . 2 的规定及 5 . 4 . 4 的要求;

　　c) 抗电强度检验，按 6 . 3 的规定及 5 . 4 . 5 的要求;

　　d) 静特性检验，按 6 . 4 的规定;

　　e) 线圈电阻检验，按 6 . 7 的规定。

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　　7 . 2 型式检验

　　除检验出厂检验项目外，检验：

　　a) 动特性检验按 6 . 5 的规定;

　　b) 许用滑差功率检验按 6 . 6 的规定。

　　7 . 3 型式检验条件

　　从出厂检验合格的产品中随机抽取不少于 2 台离合器进行型式检验。

　　a) 新产品的试制鉴定或定型;

　　b) 批量生产后，结构、材料、元器件、工艺有较大改变，可能影响产品性能时;

　　c) 正常生产时，每两年进行一次;

　　d) 产品长期停产后，恢复生产时或产品转厂生产时;

　　e) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时。

　　7 . 4 抽样与组批规则

　　型式检验中，若有 1 台 1 项不合格，则允许对该项目按原抽样数量复检，若复检中全部合格，则仍可认为型式检验合格。 如再出现 1 台 1 项不合格，则认为型式检验不合格。