CN101393077A - 轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台及其工作方法，包括试验台主体和电机箱体、电气传动控制系统、计算机测控系统、供油系统，其特征在于该试验台的扭矩转速传感器之后连接有离合器单元，被试变速箱下方有托盘滑台，被试变速箱为双输出轴结构；本发明的优越性在于：为节约能源，采用电封闭功率回馈加载；试验台的被试变速箱输入和输出轴驱动电机可互为功率输入和输出，无缝平滑转换电动和再生发电状态，实现四象限工作；采用电机与机床主体分开的结构，将电机安装在独立箱体内；适用于多种型号的手动和自动变速箱的测试；采用工业控制计算机系统和测控仪表实现测试流程的自动控制；具有完善的联锁保护功能；采用定量加注油和排油系统。

Description

轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台及其工作方法

(一)技术领域：

本发明属于一种汽车变速箱电加载检测装置，特别涉及一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台及其工作方法。

(二)技术背景：

轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台是制造厂变速箱产品下线检测必不可少的设备，对变速箱总成逐一进行加载检测试验。本试验台检测对象为轿车手动变速箱等。对变速箱在加载条件下进行驱动试验，即检测变速箱在试验规范给定的转速下各档位传递的扭矩、传动比、杂音或噪音和换档平顺性以及在规定扭矩下的掉档、脱档或乱档检测，从而对变速箱总成进行出厂合格性判断，从而保证变速箱和整车的技术性能指标及可靠性和安全性。现有的汽车变速箱电加载检测装置扭矩小、噪声高、自动化程度低，不能多品种实验，只能一对一地测试。

(三)发明内容：

本发明的目的在于设计一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台及其工作方法，其对轿车手动档变速箱总成逐一进行加载检测试验，检测变速箱在试验规范给定的转速下各档位传递的扭矩、传动比、杂音或噪音和换档平顺性以及在规定扭矩下的掉档、脱档或乱档检测，从而对变速箱总成进行出厂合格性判断，从而保证变速箱和整车的技术性能指标及可靠性和安全性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案：一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台，包括试验台主体和电机箱体、电气传动控制系统、计算机测控系统、供油系统，其特征在于该试验台的扭矩转速传感器之后连接有离合单元，被试变速箱下方有托盘滑台，被试变速箱为双输出轴结构；所说的试验台主体和电机箱体包括输入轴驱动加载电机、输入轴扭矩转速传感器、离合器单元、变速器安装过渡板、被试变速箱快速定位夹紧装置、输出轴电控气压自动伸缩轴联接装置、输出传动轴、输出驱动加载电机、油箱及注放油和过滤系统；所说的输入轴电机的输出端连接输入传动轴，输入传动轴连接输入轴扭矩转速传感器；输入轴扭矩转速传感器连接到离合器上；在过渡连接板上有被试变速箱的加紧机构；在被试变速箱下方有托盘滑台；在被试变速箱输出侧有输出轴孔，输出轴孔与输出轴连接，输出轴通过传动V带与输出传动轴连接，输出传动轴与输出轴电机连接；输出轴电机箱体外配有减震垫。

上述所说的电气传动控制系统包括进线电抗器、整流单元、两套矢量控制全数字变频调速逆变装置、制动单元、被试变速箱、输入轴驱动加载电机、输出轴驱动加载电机、输出轴升速装置、控制柜；所说的进线电抗器的输出端连接到整流装置的输入端，整流装置的输出端通过中间直流回路分别连接输入变频(逆变)装置、输出变频(逆变)装置及制动单元；输入变频装置的输出端连接输入轴电机，输出变频装置的输出端连接到输出轴电机；被试变速箱的输入轴与输入轴电机连接，被试变速箱的输出轴与输出轴电机连接。

上述所说的计算机测控系统包括工业级控制计算机主机、扩展数据采集装置、数据通讯装置、台架显示触摸屏及操作控制装置、扭矩转速测量装置、换档力测量装置、轴温传感器、噪声检测仪器、条码仪、控制机柜、测试流程控制软件、数据采集分析软件、系统软件；所说的测控计算机分别与通讯总线、数据采集装置连接，用于传递数据和状态信号；通讯总线分别与油箱温度控制仪表、输入调速装置和输出调速装置连接，传递测量数据和控制信号；油箱温度控制仪表、输入调速装置和输出调速装置的输出端都与电气控制装置连接，传递控制信号；数据采集装置与信号转换单元连接双向传递信号；信号转换单元与传感器及检测仪表、保护及报警系统连接，接收信号进行信号转换，并将转换后的信号发送给保护及报警系统；传感器及检测仪表的输出端连接油箱温度控制仪表的输入端；保护及报警系统的输出端连接电气控制装置的输入端。

上述所说的计算机测控系统集中安装于控制机柜；工业级控制计算机主机包括如下软件：测试流程控制软件、数据采集分析软件、系统软件；所说的传感器及检测仪表包括：扭矩转速测量装置、手柄换档力操作测量装置、轴温传感器、噪声测量装置、条码仪。

上述所说的供油系统包括油箱、过滤装置、注油泵、抽油泵、加热及温控装置、油位显示及报警系统、电磁阀及溢流阀。

一种上述轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤：

(1)用输入轴电机，驱动被试变速箱的输入轴，采用交流电机及矢量控制全数字变频调速控制技术模拟发动机的工况为变速器提供规定的扭矩、转速及功率；

(2)用输出轴电机驱动变速箱的输出轴，采用矢量控制全数字调速控制技术提供反向扭矩、转速及功率，以模拟整车在不同的路况、车重及风阻等综合条件下的载荷；

(3)变速箱输入和输出轴驱动电机可互为功率输入和输出，无缝平滑转换电动和再生发电状态，实现四象限工作，试验过程的再生电能由输出端电机通过中间回路回馈输入端电机，实现电能封闭加载；

(4)输入扭矩转速传感器测取变速箱输入轴扭矩转速和功率；

(5)变速箱供油系统为被试变速箱提供经过加热后的符合试验规范温度的润滑油，试验前为变速箱加注规定量的润滑油，试验结束后将润滑油抽回贮油箱；

(6)所配备噪声检测仪器，监测被试变速器加载噪声，与合格噪声评价值比较；

(7)所配备变速器条码扫描仪，试验前快速读取变速器的型号和编号等有关信息，在计算机硬盘上自动生成备份文件；

(8)使用变速器换档和选档拉线原车配件，创造相对真实的换档条件，变速器的换档手柄球内安装了换档力传感器自动检测换档力的大小，由计算机自动判断此项指标是否合格；同时试车人员也可凭手感配合评价换档力；

(9)配备轴温传感器，实时监测各关键部位的轴承温度，并实时显示在计算机触摸屏上，超过正常值时进行醒目的报警提示。轴温监测点不少于6点。

本发明的工作原理：为节约能源，采用电封闭功率回馈加载。通过先进的全数字控制的变频、整流及逆变技术和计算机控制技术实现电封闭加载。电封闭加载可将试验过程的再生电能由输出端电机通过中间回路回馈输入端电机，或通过逆变装置回馈电网加以回收利用或循环使用，并且电能回收率不低于80％。具有极明显的节能效果；而且不会对电网造成污染。

试验台的被试变速箱输入和输出轴驱动电机可互为功率输入和输出，无缝平滑转换电动和再生发电状态，实现四象限工作，以模拟变速箱的整车运行时的载荷及路况条件。

本发明有如下优越性：1.为节约能源，采用电封闭功率回馈加载。通过先进的全数字控制的变频、整流及逆变技术和计算机控制技术实现电封闭加载，将试验过程的再生电能由输出端电机通过中间回路回馈输入端电机，或通过逆变装置回馈电网加以回收利用或循环使用，电能回收率不低于80％。具有极明显的节能效果；而且不会对电网造成污染；2.试验台的被试变速箱输入和输出轴驱动电机可互为功率输入和输出，无缝平滑转换电动和再生发电状态，实现四象限工作，以模拟变速箱的整车运行时的载荷及路况条件；3、采用电机与机床主体分开的结构，将电机安装在独立箱体内。通过传动轴驱动机床主体，有利于减少电机振动对机床主体的影响，此为国内首创；4、适用于多种型号的手动和自动变速箱的测试，做到一机多用，以适合不同品种的变速箱定位和装卡；5、采用工业控制计算机系统和测控仪表实现测试流程的自动控制；6、完善的联锁保护功能，例如：当测试过程出现掉档、脱档或空档以及乱档等意外情况而发生飞车现象时，系统具备失扭保护功能，从而避免设备和人身伤害事故的发生等；7、被试件气/液转换快速装卡机构，为使被试变速箱与发动机上的安装方式一致，并可靠地固定在台架上，采用气/液转换装置将气源压力转换为液压压紧力，将试件牢固地压紧在台架上；8、定量加注油和排油系统，试验前为变速箱加注规定量的润滑油，试验结束后将润滑油抽回贮油箱。

(四)附图说明：

附图1为本发明所涉一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台的总体结构图。

附图2为本发明所涉一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台的电气传动控制系统图。

附图3为本发明所涉一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台的计算机测控系统图。

其中1为电机箱体，2为输出轴电机，3为输入轴电机，4为输出传动轴，5为输入传动轴，6为传动V带，7为扭矩转速传感器，8为离合器，9为夹紧机构，10为被试变速箱，11为托盘滑台，12为输出轴，13为减振垫，14为板焊台体，15为油箱，16为计算机测控系统机柜，17为电气传动系统控制柜，18为进线电抗器，19为整流装置，20为输入变频装置(即逆变装置)，21为输出变频装置(即逆变装置)，22为制动单元，23为输入轴电机，24为被试变速箱，25为输出轴电机；26为测控计算机，27为通讯总线，28为数据采集装置，29为信号转换单元，30为传感器及检测仪表，31为油箱温度控制仪表，32为输入调速装置，33为输出调速装置，34为电气控制装置，35为保护及报警系统。

(五)具体实施方式：

实施例：一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台，包括试验台主体和电机箱体(见图1)、电气传动控制系统(见图2)、计算机测控系统(见图3)、供油系统(见图1)，其特征在于该试验台的扭矩转速传感器7之后连接有离合器单元8，被试变速箱10下方有托盘滑台11，被试变速箱10为双输出轴结构；所说的试验台主体和电机箱体包括输入轴驱动加载电机3、输入轴扭矩转速传感器7、离合器单元8、变速器安装过渡板、被试变速箱快速定位夹紧装置9、输出轴电控气压自动伸缩轴联接装置、输出传动轴4、输出驱动加载电机2、油箱及注放油和过滤系统；所说的输入轴电机3的输出端连接输入传动轴5，输入传动轴5连接输入轴扭矩转速传感器7；输入轴扭矩转速传感器7连接到离合器8上；在过渡连接板上有被试变速箱的加紧机构9；在被试变速箱10下方有托盘滑台11；在被试变速箱输出侧有输出轴孔，输出轴孔与输出轴12连接，输出轴12通过传动V带6与输出传动轴4连接，输出传动轴4与输出轴电机2连接；输出轴电机箱体1外配有减震垫13。

上述所说的电气传动控制系统(见图2)包括进线电抗器18、整流单元19、两套矢量控制全数字变频调速逆变装置、制动单元22、被试变速箱24、输入轴驱动加载电机23、输出轴驱动加载电机25、输出轴升速装置、控制柜；所说的进线电抗器18的输出端连接到整流装置19的输入端，整流装置19的输出端通过中间直流回路分别连接输入变频装置20、输出变频装置21及制动单元22；输入变频装置20的输出端连接输入轴电机23，输出变频装置21的输出端连接到输出轴电机25；被试变速箱24通过输入轴与输入轴电机23连接，被试变速箱24通过输出轴与输出轴电机25连接。

上述所说的计算机测控系统(见图3)包括工业级控制计算机主机26、扩展数据采集装置28、数据通讯装置27、台架显示触摸屏及操作控制装置、扭矩转速测量装置、换档力测量装置、轴温传感器、噪声测量装置、条码仪、控制机柜、测试流程控制软件、数据采集分析软件、系统软件；所说的测控计算机26分别与通讯总线27、数据采集装置28连接，用于传递数据和状态信号；通讯总线27分别与油箱温度控制仪表31、输入调速装置32和输出调速装置33连接，传递测量数据和控制信号；油箱温度控制仪表31、输入调速装置32和输出调速装置33的输出端都与电气控制装置34连接，单向传递控制信号；数据采集装置28与信号转换单元29连接双向传递信号；信号转换单元29与传感器及检测仪表30、保护及报警系统35连接，接收信号进行信号转换，并将转换后的信号发送给保护及报警系统35；传感器及检测仪表30的输出端连接油箱温度控制仪表31的输入端；保护及报警系统的输出端35连接电气控制装置34的输入端。

上述所说的计算机测控系统(见图3)集中安装于控制机柜16；工业级控制计算机主机包括如下软件：测试流程控制软件、数据采集分析软件、系统软件；所说的传感器及检测仪表30包括：扭矩转速测量装置、手柄换档力操作测量装置、轴温传感器、噪声测量装置、条码仪。

上述所说的供油系统(见图1)包括油箱15、过滤装置、注油泵、抽油泵、加热及温控装置、油位显示及报警系统、电磁阀及溢流阀。

一种上述轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤：

(1)用输入轴电机3，驱动被试变速箱10的输入轴，采用交流电机及矢量控制全数字变频调速控制技术模拟发动机的工况为变速器提供规定的扭矩、转速及功率；

(2)用输出轴电机2驱动变速箱10的输出轴12，采用矢量控制全数字调速控制技术提供反向扭矩、转速及功率，以模拟整车在不同的路况、车重及风阻等综合条件下的载荷；

(3)变速箱输入轴驱动电机3和输出轴驱动电机2可互为功率输入和输出，无缝平滑转换电动和再生发电状态，实现四象限工作，试验过程的再生电能由输出端电机通过中间回路回馈输入端电机，实现电能封闭加载；

(4)输入扭矩转速传感器7测取变速箱输入轴扭矩转速和功率；

(5)变速箱供油系统为被试变速箱10提供经过加热后的符合试验规范温度的润滑油，试验前为变速箱加注规定量的过滤后的润滑油，试验结束后将润滑油抽回贮油箱；

(6)所配备噪声检测仪器，监测被试变速器加载噪声，与合格噪声评价值比较；

(7)所配备变速器条码扫描仪，试验前快速读取变速器的型号和编号等有关信息，在计算机硬盘上自动生成备份文件；

(8)使用变速器换档和选档拉线原车配件，创造相对真实的换档条件，变速器的换档手柄球内安装了换档力传感器自动检测换档力的大小，由计算机自动判断此项指标是否合格；同时试车人员也可凭手感配合评价换档力；

(9)配备轴温传感器，实时监测各关键部位的轴承温度，并实时显示在计算机触摸屏上，超过正常值时进行醒目的报警提示。轴温监测点不少于6点。

Claims (6)

1、一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台，包括试验台主体和电机箱体、电气传动控制系统、计算机测控系统、供油系统，其特征在于该试验台的扭矩转速传感器之后连接有离合器单元，被试变速箱下方有托盘滑台，被试变速箱为双输出轴结构；所说的试验台主体和电机箱体包括输入轴驱动加载电机、输入轴扭矩转速传感器、离合器单元、变速器安装过渡板、被试变速箱快速定位夹紧装置、输出轴电控气压自动伸缩轴联接装置、输出传动轴、输出驱动加载电机、油箱及注放油和过滤系统；所说的输入轴电机的输出端连接输入传动轴，输入传动轴连接输入轴扭矩转速传感器；输入轴扭矩转速传感器连接到离合器上；在过渡连接板上有被试变速箱的加紧机构；在被试变速箱下方有托盘滑台；在被试变速箱输出侧有输出轴孔，输出轴孔与输出轴连接，输出轴通过传动V带与输出传动轴连接，输出传动轴与输出轴电机连接；输出轴电机箱体外配有减震垫。

2、根据权利要求1所说的一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台，其特征在于所说的电气传动控制系统包括进线电抗器、整流单元、两套矢量控制全数字变频调速逆变装置、制动单元、被试变速箱、输入轴驱动加载电机、输出轴驱动加载电机、输出轴升速装置、控制柜；所说的进线电抗器的输出端连接到整流装置的输入端，整流装置的输出端通过中间直流回路分别连接输入变频(逆变)装置、输出变频(逆变)装置及制动单元；输入变频装置的输出端连接输入轴电机，输出变频装置的输出端连接到输出轴电机；被试变速箱的输入轴与输入轴电机连接，被试变速箱的输出轴与输出轴电机连接。

3、根据权利要求1所说的一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台，其特征在于所说的计算机测控系统包括工业级控制计算机主机、扩展数据采集装置、数据通讯装置、台架显示触摸屏及操作控制装置、扭矩转速测量装置、换档力测量装置、轴温传感器、噪声检测仪器、条码仪、控制机柜、测试流程控制软件、数据采集分析软件、系统软件；所说的测控计算机分别与通讯总线、数据采集装置连接，用于传递数据和状态信号；通讯总线分别与油箱温度控制仪表、输入调速装置和输出调速装置连接，传递测量数据和控制信号；油箱温度控制仪表、输入调速装置和输出调速装置的输出端都与电气控制装置连接，传递控制信号；数据采集装置与信号转换单元连接双向传递信号；信号转换单元与传感器及检测仪表、保护及报警系统连接，接收信号进行信号转换，并将转换后的信号发送给保护及报警系统；传感器及检测仪表的输出端连接油箱温度控制仪表的输入端；保护及报警系统的输出端连接电气控制装置的输入端。

4、根据权利要求1所说的一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台，其特征在于所说的计算机测控系统集中安装于控制机柜；工业级控制计算机主机包括如下软件：测试流程控制软件、数据采集分析软件、系统软件；所说的传感器及检测仪表包括：扭矩转速测量装置、手柄换档力操作测量装置、轴温传感器、噪声测量装置、条码仪。

5、根据权利要求1所说的一种轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台，其特征在于所说的供油系统包括油箱、过滤装置、注油泵、抽油泵、加热及温控装置、油位显示及报警系统、电磁阀及溢流阀。

6、一种上述轿车手动档变速箱在线检测电加载试验台的工作方法，其特征在于它包括以下工作步骤：

(1)用输入轴电机，驱动被试变速箱的输入轴，采用交流电机及矢量控制全数字变频调速控制技术模拟发动机的工况为变速器提供规定的扭矩、转速及功率；

(2)用输出轴电机驱动变速箱的输出轴，采用矢量控制全数字调速控制技术提供反向扭矩、转速及功率，以模拟整车在不同的路况、车重及风阻等综合条件下的载荷；

(3)变速箱输入和输出轴驱动电机可互为功率输入和输出，无缝平滑转换电动和再生发电状态，实现四象限工作，试验过程的再生电能由输出端电机通过中间回路回馈输入端电机，实现电能封闭加载；

(4)输入扭矩转速传感器测取变速箱输入轴扭矩转速和功率；

(5)变速箱供油系统为被试变速箱提供经过加热后的符合试验规范温度的润滑油，试验前为变速箱加注规定量的润滑油，试验结束后将润滑油抽回贮油箱；

(6)所配备噪声检测仪器，监测被试变速器加载噪声，与合格噪声评价值比较；

(7)所配备变速器条码扫描仪，试验前快速读取变速器的型号和编号等有关信息，在计算机硬盘上自动生成备份文件；

(8)使用变速器换档和选档拉线原车配件，创造相对真实的换档条件，变速器的换档手柄球内安装了换档力传感器自动检测换档力的大小，由计算机自动判断此项指标是否合格；同时试车人员也可凭手感配合评价换档力；

(9)配备轴温传感器，实时监测各关键部位的轴承温度，并实时显示在计算机触摸屏上，超过正常值时进行醒目的报警提示。轴温监测点不少于6点。

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