CN102053013A - 重型拖拉机换挡传动系统性能测试台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，包括控制装置、与控制装置线路连接的换挡控制器、驱动被测试件运动的驱动电机、测试过程中对被测试件进行加载的加载电机，驱动电机线路连接有驱动变频器，加载电机线路连接有加载变频器，换挡控制器在测试过程中控制被测试件进行换档动作，驱动变频器和加载变频器分别线路连接外部电网，驱动电机和被测试件之间、加载电机和被测试件之间分别设有扭矩转速传感器，扭矩转速传感器线路连接控制装置。本发明通过模拟换挡传动系统的实际工作状况，来对换挡传动系统进行扭矩、负载以及转速等方面的性能测试，解决目前难以对重型拖拉机动力换挡传动系统进行准确性能测试的问题。

Description

重型拖拉机换挡传动系统性能测试台

技术领域

本发明涉及拖拉机生产技术领域，尤其是一种重型拖拉机换挡传动系统性能测试台。

背景技术

目前我国的农业机械市场正由轻型农机产品向重型农机装备升级，200马力以上的拖拉机市场需求旺盛，给我国的农机市场带来了巨大的机遇，但现在我国重型拖拉机基本上是依靠国外引进，我国尚不具备独立开发能力，除了设计水平受制约外，相关的基础研究、实验研究和新技术应用等方面与国外存在较大差距，有些领域国内甚至是空白，因此，以提高我国大、重型拖拉机设计和研究水平为目标是摆在中国拖拉机界面前的重要课题。

为提高我国拖拉机基础研究和实验研究，国内的大型拖拉机生产企业正在逐步开发动力负载换挡系统，但对该系统的测试研究却相对滞后，无法对动力负载换挡系统进行实用性模拟性能测试，还仅限于满足传统的手动机械式换挡系统的试验，由此严重制约了重型拖拉机在产品设计、研发周期以及可靠性质量等方面提高和突破。因此很有必要研制开发出能够满足大、重型拖拉机动力换挡传动系统测试要求的测试台，以对该系统的性能进行研究和可靠性考核，到达对传动系统进行结构安全性和可靠性设计的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其通过模拟换挡传动系统的实际工作状况，来对换挡传动系统进行扭矩、负载以及转速等方面的性能测试，解决目前难以对重型拖拉机动力换挡传动系统进行准确性能测试的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，包括控制装置、与控制装置线路连接的换挡控制器、驱动被测试件运动的驱动电机、测试过程中对被测试件进行加载的加载电机，驱动电机线路连接有驱动变频器，加载电机线路连接有加载变频器，换挡控制器在测试过程中控制被测试件进行换档动作，驱动变频器和加载变频器分别线路连接外部电网，驱动电机和被测试件之间、加载电机和被测试件之间分别设有扭矩转速传感器，扭矩转速传感器线路连接控制装置。

为回收利用试验中加载电机所耗能量，本发明还包括能量回馈控制装置，能量回馈控制装置分别与驱动变频器、加载变频器和控制装置线路连接。

所述的加载电机通过齿轮升速箱对被测试件进行加载，齿轮升速箱设置在加载电机和扭矩转速传感器之间。

为实现被测试件传动系统的能量的回收利用，所述的驱动变频器包括同步控制PG卡、整流单元、直流单元和驱动逆变单元；所述的加载变频器包括同步控制PG卡和加载逆变单元，被测试件传动系统的能量由加载电机经加载变频器的加载逆变单元送回驱动变频器的直流单元，供驱动变频器的驱动逆变单元使用。

所述的外部电网在进入驱动变频器和加载变频器的线路上设有可将交流电变换为直流电的整流装置；所述的驱动电机带有光电编码器。

本发明的有益效果是：本发明能够满足大、重型拖拉机变速箱的动力换挡传动系统的试验要求，在试验过程中具有能量闭环回馈、载荷闭环控制，测试中消耗的能量可回收利用，节约能源，通过本发明来评价动力换挡传动系统的设计水平和制造水平，以此达到对动力换挡传动系统进行结构安全性和可靠性设计。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构原理框图。

图中1.控制装置2.换挡控制器3.被测试件4.驱动电机5.加载电机6.驱动变频器7.加载变频器8.外部电网9.扭矩转速传感器10.能量回馈装置11.齿轮升速箱12.整流装置

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，包括控制装置1、与控制装置1线路连接的换挡控制器2、被测试件3(即重型拖拉机换挡传动系统)、驱动被测试件3运动且带有光电编码器的驱动电机4、测试过程中对被测试件3进行加载的加载电机5，驱动电机4线路连接有驱动变频器6，加载电机5线路连接有加载变频器7，换挡控制器2在测试过程中控制被测试件3进行换档动作，驱动变频器6和加载变频器7分别线路连接外部电网8，外部电网8在进入驱动变频器6和加载变频器7的线路上设有可将交流电变换为直流电的整流装置12，驱动电机4和被测试件3之间、加载电机5和被测试件3之间分别设有扭矩转速传感器9，扭矩转速传感器9线路连接控制装置1。

本发明还包括能量回馈装置10，能量回馈装置10分别与驱动变频器6、加载变频器7和控制装置1线路连接，由此可通过数字控制实现加载过程中的能量回馈，试验中加载电机5所消耗的能量可回收利用，回馈的电流进入驱动系统，供驱动电机4使用，不会对外部电网8产生干扰。

在加载电机5和扭矩转速传感器9之间设有齿轮升速箱11，加载电机5通过齿轮升速箱11对被测试件3进行加载。

所述的驱动变频器6包括同步控制PG卡、整流单元、直流单元和驱动逆变单元；所述的加载变频器7包括同步控制PG卡和加载逆变单元，在测试过程中，被测试件3传动系统的能量由加载电机5经加载变频器7的加载逆变单元送回驱动变频器6的直流单元，供驱动变频器6的驱动逆变单元使用，实现能源的再次利用，既符合国家节能环保要求，也节省了能源，经测定，能量的回收利用率可达30％～60％以上，按200Kw功率等级产品测试，每小时可节约电能费用50～100元以上。

本发明的驱动部分采用在驱动变频器6上的直流单元上进行功率平衡的电封闭方案，外部电网8的三相电源经整流装置12整流成直流电源，从驱动变频器6的整流单元经直流单元向驱动变频器6的驱动逆变单元输送，再改变成三相电源，从而使驱动电机4带动被测试件3转动，被测试件3转动所产生的能量由加载电机5经加载变频器7的加载逆变单元送回直流单元供驱动变频器6的驱动逆变单元使用，从能量的角度看，外部电网8只需要供应以上循环过程中由于机械摩擦和电子元件损耗而变成热量的这部分功率就可以使整个系统运转，从而最优的实现：1、避免回馈能量引起的高次谐波，最大程度的利用能量；2、可以扩展反拖功能以及能量的流向根据需要由控制实现反转；3、系统结构的简单从而带来控制和维护的便利，在同等谐波的前提下降低成本；4、由于从外部电网8提取功率极小，可以使用普通变频器的整流单元和普通变压器；5、在驱动变频器6和加载变频器7的输入、输出接口上使用高效率的电抗器和滤波器，从而可以保证最大程度上实现大型变流器在低速重载区间对电网和周围电磁环境的影响。

驱动变频器6的整流单元为整个系统供电，用于转变为驱动电机4的能量，可以用于多电机传动系统。驱动变频器6的驱动逆变单元与驱动电机4带的光电编码器构成转速闭环系统，精确控制驱动电机4的转速；两台加载变频器7则分别与加载电机5的扭矩转速传感器9构成转速闭环调节系统和扭矩闭环调节系统，精确控制加载电机5的转速、扭矩、转速差及扭矩差。

被测试件3的换挡由换挡控制器2根据控制装置1发出指令，控制被测试件3进行换挡动作，实现数字控制，换挡试验过程中能够实现不间断负荷加载，并且通过换挡控制器2还能实现手动换挡过程中静态、动态测量试验过程性能的要求。

本发明的控制装置1所用软件在windows系统下运行，便捷的人机对话中文界面。有完整的参数设置功能，可分别设定被测试件3的各项参数，以及试验的各项参数，可设定试验过程控制，可动态显示条件参数值和测量值，可根据需要改变试验条件，更新试验参数。可对设置参数、测得数据按要求自动进行分析处理，实时显示数据曲线，能够满足连续测试状态的数据处理，能进行人工输入数据，也可以自定义试验数据，完成试验后，系统能够采集进行处理，可按规定的格式打印。结果也能屏幕检查、存储、绘制扭矩、转速、效率图形。

本发明的系统通讯采用CAN总线，以减少开发工程量和现场信号线的数量，便于和将来的整车测量数量总线对接和试验，方便维修。本系统主要采用的是CAN协议，物理介质为工业双绞线，最高的传输速率是1MBit/S。

以上述依据发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其特征是：包括控制装置(1)、与控制装置(1)线路连接的换挡控制器(2)、驱动被测试件(3)运动的驱动电机(4)、测试过程中对被测试件(3)进行加载的加载电机(5)，驱动电机(4)线路连接有驱动变频器(6)，加载电机(5)线路连接有加载变频器(7)，换挡控制器(2)在测试过程中控制被测试件(3)进行换档动作，驱动变频器(6)和加载变频器(7)分别线路连接外部电网(8)，驱动电机(4)和被测试件(3)之间、加载电机(5)和被测试件(3)之间分别设有扭矩转速传感器(9)，扭矩转速传感器(9)线路连接控制装置(1)。

2.根据权利要求1所述的重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其特征是：还包括能量回馈装置(10)，能量回馈装置(10)分别与驱动变频器(6)、加载变频器(7)和控制装置(1)线路连接。

3.根据权利要求1所述的重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其特征是：所述的加载电机(5)通过齿轮升速箱(11)对被测试件(3)进行加载，齿轮升速箱(11)设置在加载电机(5)和扭矩转速传感器(9)之间。

4.根据权利要求1所述的重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其特征是：所述的驱动变频器(6)包括同步控制PG卡、整流单元、直流单元和驱动逆变单元。

5.根据权利要求1所述的重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其特征是：所述的加载变频器(7)包括同步控制PG卡和加载逆变单元。

6.根据权利要求1所述的重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其特征是：所述的驱动电机(4)带有光电编码器。

7.根据权利要求1所述的重型拖拉机换挡传动系统性能测试台，其特征是：所述的外部电网(8)在进入驱动变频器(6)和加载变频器(7)的线路上设有可将交流电变换为直流电的整流装置(12)。

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