CN104515680B - 一种液压加载的闭式驱动桥测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，前动力合成箱连接原动机、液压马达和被测驱动桥；被测驱动桥的左输出轴通过左输出传感器与左传动箱的输入轴端相连接；被测驱动桥的右输出轴通过右输出传感器与右传动箱的输入轴端相连接；左传动箱的输出轴端与后动力合成箱的左输入轴端相连接；右传动箱的输出轴端与后动力合成箱的右输入轴端相连接；后动力合成箱的输出轴端与加载液压泵的输入轴相连接；加载液压泵的输出油口与液压马达的输入油口之间布置有液压管道，在液压管道上设置有加载阀。本发明所布置的液压系统可以把被测驱动桥的两个输出轴的机械能返回到被测驱动桥的输入轴，使驱动桥输出能量成为试验动力，能量回收方式简单。

Description

一种液压加载的闭式驱动桥测试装置

【技术领域】

本发明属于车辆结构性能测试技术领域，特别涉及一种对车辆驱动桥性能进行测试的装置。

【背景技术】

驱动桥的动力性能测试试验的台架一般分为两种。一种是试验台功率流不封闭的开式驱动桥试验台。开式试验台结构简单，安装方便，但是驱动桥的输出功率不能回收利用，试验台功耗大、试验成本高，通常这种试验台适用于试验功率较小或者试验周期短的驱动桥试验。另一种是试验台功率流循环的闭式试验台，这种试验台可以回收试验所消耗的能量，试验能量损失小，适用于功率范围较大、试验周期较长的驱动桥试验。常见的闭式试验台形式有机械加载闭式驱动桥试验台和电能封闭闭式驱动桥试验台。其中机械封闭式试验台尺寸链长、体积大且需要特定的加载装置；电能封闭式试验台机械结构简单、功率损失小、但其功率回收方式是将驱动桥输出的机械能转化为电能，再通过电力系统回收，电力系统结构技术复杂、成本大。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其结构简单、加载性能良好，能够有效的进行试验加载功率回收。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，包括原动机、前动力合成箱、输入传感器、被测驱动桥、右输出传感器、右传动箱、后动力合成箱、加载液压泵、左传动箱、左输出传感器、加载阀和液压马达；前动力合成箱有两个输入轴端和一个输出轴端，其中第一个输入轴端与原动机相连接，第二个输入轴端与液压马达的输出轴相连接；前动力合成箱的输出轴端通过输入传感器与被测驱动桥的输入轴相连接；左传动箱有一个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥的左输出轴通过左输出传感器与左传动箱的输入轴端相连接；右传动箱有一个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥的右输出轴通过右输出传感器与右传动箱的输入轴端相连接；后动力合成箱有两个输入轴端和一个输出轴端，左传动箱的输出轴端与后动力合成箱的左输入轴端相连接；右传动箱的输出轴端与后动力合成箱的右输入轴端相连接；后动力合成箱的输出轴端与加载液压泵的输入轴相连接；加载液压泵的输出油口与液压马达的输入油口之间布置有液压管道，在液压管道上设置有加载阀；液压管道上还设有安全阀和防吸空单向阀；所述原动机为调速电机。

优选的，加载液压泵的输出油口与液压马达的输入油口通过管路连接，构成闭式系统的高压管路；液压马达的输出油口与加载液压泵的输入油口通过管路连接，构成闭式系统的低压管路。

优选的，加载液压泵同轴连接有补油液压泵，补油液压泵的输入油口通过滤油器连接油箱；补油液压泵输出油口通过补油单向阀连接低压管路；在补油液压泵与补油单向阀之间的管路上设置有补油溢流阀；在液压马达的输出油口与加载液压泵的输入油口之间的低压管路上，布置有背压溢流阀。

优选的，所述原动机的型式为交流变频电机、交流电磁调速电机或直流调速电机。

优选的，所述的传动箱和动力合成箱为链条传动或齿轮传动。

优选的，所述的加载阀为溢流阀、节流阀或换向阀。

优选的，所述的加载液压泵的型式为定量泵或变量泵。

优选的，所述的液压马达的型式为定量马达或变量马达。

优选的，对于开式液压系统，加载阀、安全阀的输出油口通油箱；对于闭式液压系统，加载阀、安全阀的输出油口通低压管路。

优选的，加载液压泵的输出油口与液压马达的输入油口通过管路连接，构成闭式系统的高压管路；液压马达的输出油口与加载液压泵的输入油口通过管路连接，构成闭式系统的低压管路；与加载液压泵同轴连接有补油液压泵，补油液压泵的输入油口通过滤油器连接油箱；补油液压泵输出油口通过补油单向阀连接低压管路；在补油液压泵与补油单向阀之间的管路上设置有补油溢流阀；在液压马达的输出油口与加载液压泵的输入油口之间的低压管路上，布置有背压溢流阀；所述加载阀为电磁换向阀，电磁换向阀输出的液压油通向低压管路，从安全阀输出的液压油通向低压管路；电磁换向阀只有通、断功能；当电磁换向换向阀接通，加载液压泵输出的液压油通过电磁换向阀回到油箱，此时液压管路卸荷，测试装置处于空载状态；当电磁换向阀断开，在从加载液压泵的输出油口到液压马达进油口之间的液压管路内的液压油中建立起液压油压力，这个液压油压力传递到加载液压泵，从而实现被测驱动桥施加载荷。

与现有的驱动桥试验台比较，本发明的有益效果为：所布置的液压系统可以把被测驱动桥的两个输出轴的机械能返回到被测驱动桥的输入轴，使驱动桥输出能量成为试验动力，能量回收方式简单。通过加载阀的液压油流量小，可以减小加载阀阀芯的质量和受力情况，实现良好的加载特性。

【附图说明】

图1为本发明第1实施例的原理图；

图2为本发明第2实施例的原理图；

图3为本发明第3实施例的原理图。

图中：1为原动机、2为前动力合成箱、3为输入传感器、4为被测驱动桥、5为右输出传感器、6为右传动箱、7为后动力合成箱、8为加载液压泵、9为油箱、10为滤油器、11为左传动箱、12为左输出传感器、13为防吸空单向阀、14为加载阀、15为安全阀、16为液压马达、17为背压溢流阀、18为补油溢流阀、19为补油单向阀、20为补油液压泵。

【具体实施方式】

第1实施例

请参阅图1所示，本发明一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，包括原动机1(图1中为交流变频电机)、前动力合成箱2、输入传感器3、被测驱动桥4、右输出传感器5、右传动箱6(图1中为链条传动)、后动力合成箱7、加载液压泵8、油箱9、滤油器10、左传动箱11(图1中为链条传动)、左输出传感器12、防吸空单向阀13、加载阀14(图1中为电磁比例溢流阀)、安全阀15和液压马达16。

前动力合成箱2有两个输入轴端和一个输出轴端，其中第一个输入轴端与原动机1相连接，第二个输入轴端与液压马达16的输出轴相连接；前动力合成箱2的输出轴端通过输入传感器3与被测驱动桥4的输入轴相连接。

左传动箱11有一个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥4的左输出轴通过左输出传感器12与左传动箱11的输入轴端相连接；右传动箱6有一个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥4的右输出轴通过右输出传感器5与右传动箱6的输入轴端相连接。后动力合成箱7有两个输入轴端和一个输出轴端，左传动箱11的输出轴端与后动力合成箱7的左输入轴端相连接；右传动箱6的输出轴端与后动力合成箱7的右输入轴端相连接；后动力合成箱7的输出轴端与加载液压泵8的输入轴相连接。加载液压泵8的输出油口与液压马达16的输入油口之间布置有液压管道，在液压管道上设置有加载阀14(图1中为电磁比例溢流阀)、安全阀15、防吸空单向阀13等液压元件。另外还有液压系统所需要辅助元件，如油箱9、滤油器10等。

具体工作原理：

根据机械设计原理，可以得出本实施例中的主要构件转速关系为：

$n_1=i_1{i}_3\left(\frac{i_2^{\′}+i_2^{\′\′}}{2}\right)n_4---\left(1\right)$

$n_2^{\′}=\frac{2i_2^{\′}}{i_1(i_2^{\′}+i_2^{\′\′})}{n}_1---\left(2\right)$

$n_2^{\′\′}=\frac{2i_2^{\′\′}}{i_1(i_2^{\′}+i_2^{\′\′})}{n}_1---\left(3\right)$

式中:n₁为被测驱动桥4的输入转速；n′₂为被测驱动桥4右输出轴的转速；n″₂为被测驱动桥4左输出轴的转速；n₄为后加载液压泵8的输入转速；i₁为被测驱动桥4的总传动比；i₂′为右传动箱6的传动比；i₂″为左传动箱11的传动比；i₃为后动力合成箱7的传动比。

由(1)式可知，在传动比i₁、i₂′、i₂″给定的条件下，被测驱动桥4的输入转速n₁与加载液压泵8的输入转速n₄之间有确定的关系；由(2)、(3)式可知，在i₂′＝i₂″的条件下，n′₂＝n″₂，也就是这时被测驱动桥4左输出轴的转速等于其右输出轴的转速；通过控制系统调整被测驱动桥4的输入转速n₁、通过加载液压泵8改变系统负载，可以模拟车辆直线行驶时的情况。

由(2)、(3)式可知，在i₂′≠i₂″的条件下，n′₂≠n″₂，也就是这时被测驱动桥4左输出轴的转速不等于其右输出轴的转速；通过控制系统调整被测驱动桥4的输入转速n₁、通过加载液压泵8改变系统负载，可以模拟车辆在转弯时行驶的情况；通过调整i₂′、i₂″，可以得到不同的n′₂、n″₂，可以模拟车辆以不同半径转弯的情况。

本发明一种液压加载的闭式驱动桥测试装置的测试方法，包括：

试验开始时，先调整加载阀14(电磁比例溢流阀)使测试装置处于空载状态。启动原动机1把动力传给前动力合成箱2，前动力合成箱2通过内部齿轮驱动被测驱动桥4、液压马达16转动，被测驱动桥4的左输出轴输出的动力通过左传动箱11将动力输送到后动力合成箱7中，被测驱动桥4右输出轴输出的动力通过右传动箱6将动力输送到后动力合成箱7中，后动力合成箱7输出动力驱动加载液压泵8转动。由于加载阀14处于卸载状态，被测驱动桥4、加载液压泵8和液压马达16都处于空转状态。

在原动机1的转速、前动力合成箱2的传动比、左传动箱11、右传动箱6和后动力合成箱7的传动比都给定的条件下，被测驱动桥4的各转动元件、加载液压泵8、液压马达16都有确定的转速。由于液压马达16为定量马达，则液压马达16存在一个正常运转所需要的流量；加载液压泵8为变量泵，在加载液压泵8的排量也给定的条件下，加载液压泵8存在一个正常排出的流量；通过调整加载液压泵8的排量，使加载液压泵8排出的液压油流量略大于液压马达16转动所需要的液压油流量。液压管路中多余的液压油流量会通过加载阀14排出，这时由于系统仍然没有建立起压力，被测驱动桥4和加载液压泵8都没有负载，液压马达16也没有驱动力，整个系统处于空载状态。

调整加载阀14的设定工作压力，从加载液压泵8的输出油口到液压马达16进油口之间的液压管路内的液压油中会建立起液压油压力，这个液压油压力传递到加载液压泵8使加载液压泵8承受负荷，这些负荷的一部分通过后动力合成箱7的左输入轴端、左传动箱11传递到被测驱动桥4的左输出轴上，这些负荷的另一部分通过后动力合成箱7的右输入轴端、右传动箱6传递到被测驱动桥4的右输出轴上，从而对被测驱动桥4实现加载。具有压力的液压油流到液压马达16，液压马达16产生的动力进入前动力合成箱2，驱动被测驱动桥4带载运转。

由于系统各种能量损失，液压马达16的驱动功率肯定小于驱动加载液压泵8所需要的功率，所损耗的功率由原动机1通过前动力合成箱2内的齿轮进行补偿。

如果在调试过程中由于各种原因，如出现加载液压泵8排出的液压油流量小于液压马达16转动所需要的液压油流量的情况，在从加载液压泵8出油口到液压马达16进油口之间的液压管路内的液压油会出现负压，也就是出现吸空现象，这时防吸空单向阀13接通给液压管路内补油防止吸空。

该实施例的液压回路为开式系统，加载液压泵8、防吸空单向阀13从油箱9吸油，加载阀14、安全阀15、液压马达16向油箱9排油。

第2实施例

请参阅图2所示，与第1实施例比较，第2实施例的液压回路采用闭式系统，原动机1为交流电磁调速电机，加载阀14为电磁换向阀。

具体的特征如下：

加载液压泵8的输出油口与液压马达16的输入油口用管路连接，构成闭式系统的高压管路；液压马达16的输出油口与加载液压泵8的输入油口用管路连接，构成闭式系统的低压管路。与加载液压泵8同轴连接有补油液压泵20，补油液压泵20的输入油口通过滤油器10从油箱9吸油，补油液压泵20的输出油口输出的液压油通过补油单向阀19向低压管路补充液压油，用来弥补系统的液压油泄漏。在补油液压泵20与补油单向阀19之间的管路上设置有补油溢流阀18，补油溢流阀18保护补油回路。在液压马达16的输出油口与加载液压泵8的输入油口之间的低压管路上，布置有背压溢流阀17，背压溢流阀17的设定压力低于补油溢流阀18的设定压力，补油液压泵20补入的多余油量从背压溢流阀17流回油箱9。背压溢流阀17还有一个作用是保持低压管路压力稳定。

从加载阀14(图2中为电磁换向阀)输出的液压油通向低压管路，从安全阀15输出的液压油通向低压管路。加载阀14只有通、断功能。当加载阀14接通，加载液压泵8输出的液压油通过加载阀14到低压管路，此时液压系统卸荷，系统处于空载状态。当加载阀14断开，会在从加载液压泵8的输出油口到液压马达16进油口之间的液压管路内的液压油中建立起液压油压力(这个液压油压力就是安全阀15的调定压力)，这个液压油压力传递到加载液压泵8，从而实现对被测驱动桥4施加载荷。

其他机械系统的结构原理与第1实施例相同。这个实施例在制作大功率系统时可以减小液压油箱6的容积，利用换向阀可以给被测驱动桥4施加突变载荷。

第3实施例

请参阅图3所示，与第1实施例相比，第3实施例的具体特征如下：

原动机1为直流调速电机；液压马达16采用的是变量马达；液压系统的加载阀14为电磁节流阀，通过调节节流口的大小可以改变液压管路的压力；左传动箱11和右传动箱6采用的是齿轮传动；该实施例中只用了一个动力合成箱，即后动力合成箱7。原动机1通过后动力合成箱7与加载液压泵8的输入轴相连接，液压马达16输出轴通过输入传感器3与被测驱动桥4的输入轴相连接；加载液压泵8的输出油口与液压马达16的输入油口通过液压管道相连接，在液压管道上设置有安全阀15、加载阀14(图3中为电磁节流阀)、防吸空单向阀13。

这个实施例的工作过程为：原动机1把动力输入给后动力合成箱7，后动力合成箱7驱动加载液压泵8转动；后动力合成箱7通过左传动箱11、左输出传感器12带动被测驱动桥4的左输出轴转动；后动力合成箱7通过右传动箱6、右输出传感器5带动被测驱动桥4的右输出轴转动；被测驱动桥4的输入轴通过输入传感器3带动液压马达16转动。

在试验中调整加载阀14的工作压力时，在加载液压泵8与液压马达16之间的液压管路中会建立起液压油压力，这个压力驱动液压马达16转动。液压马达16输出动力作为被测驱动桥4的输入动力，被测驱动桥4左右输出轴分别通过左传动箱11和右传动箱6将动力输送到后动力合成箱7中，该动力与原动机1的动力一起输出到加载液压泵8，形成一个功率流循环。

其他的结构原理与第1实施例相同。

这个实施例省去了前动力合成箱，由于原动机1是通过后动力合成箱7驱动加载液压泵8，此时加载液压泵8会承受系统全功率。该实施例要选用功率较大的加载液压泵8和液压马达16。

Claims (7)

1.一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其特征在于，包括原动机(1)、前动力合成箱(2)、输入传感器(3)、被测驱动桥(4)、右输出传感器(5)、右传动箱(6)、后动力合成箱(7)、加载液压泵(8)、左传动箱(11)、左输出传感器(12)、加载阀(14)和液压马达(16)；前动力合成箱(2)有两个输入轴端和一个输出轴端，其中第一个输入轴端与原动机(1)相连接，第二个输入轴端与液压马达(16)的输出轴相连接；前动力合成箱(2)的输出轴端通过输入传感器(3)与被测驱动桥(4)的输入轴相连接；左传动箱(11)有一个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥(4)的左输出轴通过左输出传感器(12)与左传动箱(11)的输入轴端相连接；右传动箱(6)有一个输入轴端和一个输出轴端，被测驱动桥(4)的右输出轴通过右输出传感器(5)与右传动箱(6)的输入轴端相连接；后动力合成箱(7)有两个输入轴端和一个输出轴端，左传动箱(11)的输出轴端与后动力合成箱(7)的左输入轴端相连接；右传动箱(6)的输出轴端与后动力合成箱(7)的右输入轴端相连接；后动力合成箱(7)的输出轴端与加载液压泵(8)的输入轴相连接；加载液压泵(8)的输出油口与液压马达(16)的输入油口之间布置有液压管道，在液压管道上设置有加载阀(14)；液压管道上还设有安全阀(15)和防吸空单向阀(13)；所述原动机(1)为调速电机。

2.根据权利要求1所述的一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其特征在于，加载液压泵(8)的输出油口与液压马达(16)的输入油口通过管路连接，构成闭式系统的高压管路；液压马达(16)的输出油口与加载液压泵(8)的输入油口通过管路连接，构成闭式系统的低压管路。

3.根据权利要求2所述的一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其特征在于，与加载液压泵(8)同轴连接有补油液压泵(20)，补油液压泵(20)的输入油口通过滤油器(10)连接油箱(9)；补油液压泵(20)输出油口通过补油单向阀(19)连接低压管路；在补油液压泵(20)与补油单向阀(19)之间的管路上设置有补油溢流阀(18)；在液压马达(16)的输出油口与加载液压泵(8)的输入油口之间的低压管路上，布置有背压溢流阀(17)。

4.根据权利要求1所述的一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其特征在于，所述原动机(1)的型式为交流变频电机、交流电磁调速电机或直流调速电机；所述加载阀(14)为溢流阀、节流阀或换向阀。

5.根据权利要求1所述的一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其特征在于，所述的传动箱和动力合成箱为链条传动或齿轮传动；所述的加载液压泵(8)为定量泵或变量泵；所述的液压马达(16)为定量马达或变量马达。

6.根据权利要求1所述的一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其特征在于，加载阀(14)、安全阀(15)的输出油口通油箱(9)。

7.根据权利要求3所述的一种液压加载的闭式驱动桥测试装置，其特征在于，加载阀(14)、安全阀(15)的输出油口通低压管路。