CN104614181B - 闭式功率传递的液力机械传动试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种闭式功率传递的液力机械传动试验台，包括原动机、动力合成箱、液力变矩器、第一试验变速箱、传动箱和加载变速箱；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通过联轴器与原动机的输出轴相连接，动力合成箱的输出轴端与液力变矩器的泵轮轴相连接，液力变矩器的涡轮轴与第一试验变速箱的高速轴相连接，第一试验变速箱的低速轴与传动箱的输入轴相连接，传动箱输出轴与加载变速箱的输入轴相连接，加载变速箱的输出轴通过联轴器与动力合成箱的第二个输入轴端相连接。本发明通过设置动力合成箱，可以将被测变速箱输出端的机械能返回到被测变速箱的输入端，使变速箱输出能量成为试验动力；能量回收方式简单。

Description

闭式功率传递的液力机械传动试验台

【技术领域】

本发明涉及液力机械传动性能的性能检测领域，特别涉及一种液力机械传动试验台。

【背景技术】

液力变矩器、与其配套变速箱的寿命和机械效率是考核这类设备性能的重要指标。目前，测试这些设备性能的试验台有开式试验台和闭式试验台两类。开式试验台结构简单，安装方便，但试验所需要的动力不能再回馈使用，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试验。另一种是试验台功率流循环的封闭式试验台，这种试验台可以回收试验所消耗的能量，试验过程能量消耗小，适用于功率较大、试验周期较长的试验。常见的闭式试验台形式有机械传动闭式试验台和电传动闭式试验台。其中机械传动闭式试验台最显著的优点是节能，可以降低运行成本，但由于相对于开式试验台，其增加了传动装置和伺服加载装置，组成就相对复杂，价格也就相对要贵一些；电传动功率闭式试验台机械结构简单且紧凑，功率损失小，效率高，减少发热，但其功率回收方式是将试验输出的机械能转化为电能，再通过电网加以回收，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闭式功率传递的液力机械传动试验台，该试验台结构简单、加载性能良好，且能够实现试验加载机械能直接回收。该装置可以对液力变矩器进行试验，也可以用于变速箱、减速机的性能试验。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

闭式功率传递的液力机械传动试验台，包括原动机、动力合成箱、液力变矩器、第一试验变速箱、传动箱和加载变速箱；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通过联轴器与原动机的输出轴相连接，动力合成箱的输出轴端与液力变矩器的泵轮轴相连接，液力变矩器的涡轮轴与第一试验变速箱的高速轴相连接，第一试验变速箱的低速轴与传动箱的输入轴相连接，传动箱输出轴与加载变速箱的输入轴相连接，加载变速箱的输出轴通过联轴器与动力合成箱的第二个输入轴端相连接。

优选的，动力合成箱的输出轴端通过第一传感器与液力变矩器的泵轮轴相连接，液力变矩器的涡轮轴通过第二传感器与第一试验变速箱的高速轴相连接，第一试验变速箱的低速轴通过第三传感器与传动箱的输入轴相连接。

优选的，所述闭式功率传递的液力机械传动试验台还包括第二试验变速箱；传动箱输出轴与第二试验变速箱的低速轴相连接，第二试验变速箱的高速轴与加载变速箱的输入轴相连接。

优选的，传动箱的输出轴通过第四传感器与第二试验变速箱的低速轴相连接，第二试验变速箱的高速轴通过第五传感器与加载变速箱的输入轴相连接，加载变速箱的输出轴通过联轴器与动力合成箱的第二个输入轴端相连接。

优选的，所述原动机为交流变频调速电机、交流电磁调速电机、直流调速电机或内燃机。

优选的，所述动力合成箱和传动箱为齿轮传动、链条传动或同步齿形带传动。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明一种闭式功率传递的液力机械传动试验台，通过设置动力合成箱，可以将被测变速箱输出端的机械能返回到被测变速箱的输入端，使变速箱输出能量成为试验动力；能量回收方式简单；原动机仅提供试验设备内部消耗的功率即可使整个试验台正常进行实验；本发明可以同时对两台变速箱和一台液力变矩器进行试验，结构简单、加载性能良好。

【附图说明】

图1为本发明第1实施例的示意图；

图2为本发明第2实施例的示意图。

图中：1为原动机、2为动力合成箱、3为第一传感器、4为液力变矩器、5为第二传感器、6为第一试验变速箱、7为第三传感器、8为传动箱、9为第四传感器、10为第二试验变速箱、11为第五传感器、12为加载变速箱。

【具体实施方式】

下面通过实施例来说明本发明的具体实施方式。

第1实施例

请参阅图1所示，本发明一种闭式功率传递的液力机械传动试验台，包括原动机1(图1中为变频调速电机)、动力合成箱2(图1中为齿轮传动)、第一传感器3、液力变矩器4、第二传感器5、第一试验变速箱6、第三传感器7、传动箱8(图中为齿轮传动)、第四传感器9、第二试验变速箱10、第五传感器11和加载变速箱12。

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通过联轴器与原动机1相连接，动力合成箱2的输出轴端通过第一传感器3与液力变矩器4的泵轮轴相连接，液力变矩器4的涡轮轴通过第二传感器5与第一试验变速箱6的高速轴相连接，第一试验变速箱6的低速轴通过第三传感器7与传动箱8的输入轴相连接，传动箱8输出轴通过第四传感器9与第二试验变速箱10的低速轴相连接，第二试验变速箱10的高速轴通过第五传感器11与加载变速箱12的输入轴相连接，加载变速箱12的输出轴通过联轴器与动力合成箱2的第二个输入轴端相连接。

第一传感器3、第二传感器5、第三传感器7、第四传感器9、第五传感器11都测试其所在轴的转矩和转速两个参数。

本实施例中的动力合成箱2为齿轮传动，动力合成箱2的输出轴转速与其第二个输入轴转速相同。

本实施例中的第一试验变速箱6、第二试验变速箱10的结构完全相同，两个变速箱的档位数相同，且两个变速箱的各档位的传动比相同。在本实施例中，第一试验变速箱6、第二试验变速箱10的动力传递方向不同，本实施例中动力是从第一试验变速箱6的高速轴进入，动力是从第一试验变速箱6的低速轴输出；动力是从第二试验变速箱10的低速轴进入，动力是从第二试验变速箱10的高速轴输出。也就是说，当第一试验变速箱6、第二试验变速箱10采用相同的档位进行试验时，如果第一试验变速箱6以某一档位传动比进行减速，则第二试验变速箱10以与该传动比数值相同的比例进行增速。

本实施例中的传动箱8为齿轮传动，传动箱8的输出轴转速与其输入轴转速相同。

按照上述原理进行结构设计以后，加载变速箱12的传动比i_加载与液力变矩器4的传动比i_变矩之间有如下关系：

式中：i_加载为加载变速箱12的传动比；n_输出为加载变速箱12输出轴的转速；n_输入为加载变速箱12输入轴的转速；n_涡轮为液力变矩器4涡轮轴的转速；n_泵轮为液力变矩器4泵轮轴的转速；i_变矩为液力变矩器4的传动比。

对液力变矩器来说，通常要满足

i_变矩<1 (2)

具体工作原理：

1、确定试验变速箱的档位数，并将第一试验变速箱6、第二试验变速箱10都按照确定的档位数挂上相同的档位。

2、确定加载变速箱的档位数，并将加载变速箱12按照确定的档位数进行挂档。

3、确定液力变矩器4泵轮轴的转速，按照所需要的泵轮轴转速设定原动机1的启动状态。

启动原动机1，原动机1驱动系统内的各传动元件转动。由于动力合成箱2内各转动元件之间的传动比已知、第一试验变速箱6的档位数及传动比已知、传动箱8的输入轴与输出轴的转速相同、第二试验变速箱10的档位数及传动比已知、加载变速箱12的档位数和传动比已知，所以在原动机1的转速确定的条件下，系统内所有传动元件的转速都是确定的；也就是说，液力变矩器4的泵轮和涡轮的转速是确定的，液力变矩器有确定的传动比i_变矩。

由液力变矩器的工作原理可知，对给定的液力变矩器来说，在其泵轮轴转速n_泵轮、传动比i_变矩确定以后，该液力变矩器的泵轮转矩、涡轮转矩也就确定了。

本实施例的动力传递路线如下：

启动原动机1，原动机1通过联轴器、动力合成箱2带动液力变矩器4的泵轮轴转动，原动机1通过动力合成箱2、加载变速箱12、第二试验变速箱10、传动箱8、第一试验变速箱6带动液力变矩器4的涡轮轴转动。根据液力变矩器的工作原理，液力变矩器4的泵轮在原动机1启动的过程中会逐步产生转矩驱动液力变矩器4的涡轮转动，液力变矩器4的涡轮轴通过第二传感器5驱动第一试验变速箱6的高速轴转动，第一试验变速箱6的低速轴通过第三传感器7驱动传动箱8的输入轴转动，传动箱8的输出轴通过第四传感器9驱动第二试验变速箱10的低速轴转动，第二试验变速箱10高速轴通过第五传感器11驱动加载变速箱12的输入轴转动，加载变速箱12的输出轴通过联轴器驱动动力合成箱2的第二个输入轴端转动，动力合成箱2的输出轴端通过第一传感器3驱动液力变矩器4的泵轮轴转动，实现试验耗能的回收。

由于各种能量损失，加载变速箱12的输出功率肯定不足于驱动液力变矩器4的泵轮转动，所以，在动力合成箱2内，加载变速箱12的动力与原动机1的动力合流后，由动力合成箱2的输出轴端通过第一传感器3驱动液力变矩器4的泵轮转动。

这样一来，加载所使用的功率得到了回收利用，原动机1实际上仅提供所有试验设备在试验中所消耗的功率。

通过分析第一传感器3和第二传感器5的数据，可以得知液力变矩器4的性能数据；通过分析第二传感器5和第三传感器7的数据，可以得知第一试验变速箱6的性能数据；通过分析第四传感器9和第五传感器11的数据，可以得知第二试验变速箱10的性能数据。

由式可知，通过改变加载变速箱12的传动比i_加载，就可以改变液力变矩器4的传动比i_变矩，在原动机1转速不变的条件下，可以改变液力变矩器4的泵轮、涡轮的转矩，实现改变试验载荷。

同时且以同样的方式改变第一试验变速箱6、第二试验变速箱10的档位数，就可以对变速箱以不同档位工作的情况进行测试。

改变原动机1的转速，就可以进行不同输入转速情况下的试验。

第1实施例可以同时对两台变速箱和1台液力变矩器进行试验。

第2实施例

请参阅图2所示，与第1实施例比较，第2实施例的动力合成箱2、传动箱8为链条传动，第2实施例没有第四传感器9、第二试验变速箱10、第五传感器11，加载变速箱12有足够多的档位和足够大的传动比范围。传动箱8的输出轴通过联轴器与加载变速箱12的输入轴连接，动力从传动箱8直接进入加载变速箱12。通过调整加载变速箱12的传动比，可以在第一试验变速箱6各档位的传动比下，使液力变矩器4的传动比i_变矩满足试验要求。

其他的试验原理、试验方法与第1实施例相同。

第2实施例可以对1台变速箱和1台液力变矩器进行试验。

Claims (1)

1.闭式功率传递的液力机械传动试验台，其特征在于，包括原动机(1)、动力合成箱(2)、液力变矩器(4)、第一试验变速箱(6)、传动箱(8)和加载变速箱(12)；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通过联轴器与原动机(1)的输出轴相连接，动力合成箱(2)的输出轴端与液力变矩器(4)的泵轮轴相连接，液力变矩器(4)的涡轮轴与第一试验变速箱(6)的高速轴相连接，第一试验变速箱(6)的低速轴与传动箱(8)的输入轴相连接，传动箱(8)输出轴与加载变速箱(12)的输入轴相连接，加载变速箱(12)的输出轴通过联轴器与动力合成箱(2)的第二个输入轴端相连接；

加载变速箱(12)的传动比i_加载与液力变矩器(4)的传动比i_变矩之间有如下关系：

式中：i_加载为加载变速箱(12)的传动比；n_输出为加载变速箱(12)输出轴的转速；n_输入为加载变速箱(12)输入轴的转速；n_涡轮为液力变矩器(4)涡轮轴的转速；n_泵轮为液力变矩器(4)泵轮轴的转速；i_变矩为液力变矩器(4)的传动比；

对液力变矩器：

i_变矩<1 (2)

动力合成箱(2)的输出轴端通过第一传感器(3)与液力变矩器(4)的泵轮轴相连接，液力变矩器(4)的涡轮轴通过第二传感器(5)与第一试验变速箱(6)的高速轴相连接，第一试验变速箱(6)的低速轴通过第三传感器(7)与传动箱(8)的输入轴相连接；

所述闭式功率传递的液力机械传动试验台还包括第二试验变速箱(10)；传动箱(8)输出轴与第二试验变速箱(10)的低速轴相连接，第二试验变速箱(10)的高速轴与加载变速箱(12)的输入轴相连接；

传动箱(8)的输出轴通过第四传感器(9)与第二试验变速箱(10)的低速轴相连接，第二试验变速箱(10)的高速轴通过第五传感器(11)与加载变速箱(12)的输入轴相连接；

所述原动机为交流变频调速电机、交流电磁调速电机、直流调速电机或内燃机；

所述动力合成箱和传动箱为齿轮传动、链条传动或同步齿形带传动；

原动机(1)、动力合成箱(2)、液力变矩器(4)、第一试验变速箱(6)、传动箱(8)和加载变速箱(12)构成闭式系统。