CN107132050A - 驱动桥传动效率测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种驱动桥传动效率测试方法，涉及一种驱动桥试验方法，该方法是通过驱动件按行车方向或倒车方向对驱动桥进行驱动，在某一稳态温度下，控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时测定输入端的系列转速及扭矩、两输出端的系列转速及扭矩；分别根据输入端的系列转速值及扭矩值，测定该输入端的系列扭矩值和转速值所对应的输出功率，再计算出相对应的传动效率，即可评价该驱动桥传动效率情况。本发明可以测量、比较车桥传动效率，同时还可以车桥装配调整力矩等因素对驱动桥传动效率的影响数据，从而对影响传动效率的各种因素进行分析、整改，实现驱动桥的设计和使用目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种驱动桥试验方法，特别是一种驱动桥传动效率测试方法。
背景技术
驱动桥传动效率是评价汽车驱动桥工作性能的一项重要指标，对汽车驱动桥的使用性能乃至整车的节能降耗性能都有很大影响。对汽车驱动桥传动效率进行准确测量,不仅有利于深入开展驱动桥的优化研究,而且可以获取车桥设计制造因素对驱动桥传动效率的影响数据。但目前还没有测试驱动桥传动效率的行业标准或国家标准。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种可以测量、比较车桥传动效率的驱动桥传动效率测试方法，同时获取车桥设计制造因素对驱动桥传动效率的影响数据。
解决上述技术问题的技术方案是：一种驱动桥传动效率测试方法，该方法是通过驱动件按行车方向或倒车方向对驱动桥进行驱动，在某一稳态温度下，控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时测定输入端的系列转速及扭矩、两输出端的系列转速及扭矩；分别根据输入端的系列转速值及扭矩值，测定该输入端的系列扭矩值和转速值所对应的输出功率，再计算出相对应的传动效率，即可评价该驱动桥传动效率情况。
本发明的进一步技术方案是：所述的驱动件包括发动机或轮胎；驱动的方式包括正转驱动、正转从动、反转驱动或反转从动。
本发明的进一步技术方案是：输出功率的测定公式如下：
式中，P为输出功率（kw），TI为输入端扭矩（N.m），nI为输入端转速（rpm），
传动效率的计算公式如下：
为传动效率；为输入端转速；为输入端扭矩；为右输出端转速；为右输出端扭矩；为左输出端转速；为左输出端扭矩。
本发明的进一步技术方案是：在每个输入的驱动桥扭矩值和转速值测试点的测试过程为：到达测试点状态后稳定该状态1分钟后开始测试，每30秒测量一次，总共测3次，取三次的平均值记录于数据表中，要求在单个测试点整个测量过程中，油温要保持在±1℃范围内。
本发明的进一步技术方案是：所述的扭矩值和转速值控制在设置数值的±5%范围内，整个测试过程温度控制在该某一稳态温度的±5%范围内。
本发明的进一步技术方案是：在试验开始前还要进行磨合的过程，磨合的速度为汽车在65km/h时的转速，分别按以下方式磨合：
（1）按照额定输出扭矩的50％磨合90分钟；
（2）按照额定输出扭矩的100％磨合120分钟 ；
（3）按照额定输出扭矩的125％磨合90分钟；
控制整个输出扭矩和速度在以上设置值的5%的公差以内，并使冷却用润滑油保持90℃±3℃的范围，驱动桥在负载的逐渐增大以及长时间的运行过程中进行彻底磨合，如果效率的测量在设定时间内达到平稳，则视为驱动桥已经完成磨合。
本发明的再进一步技术方案是：在磨合前还作如下试验准备：
（1）为排除差速转动产生的无效率，所有的差速传动被锁止；
（2）关闭测功机中影响相关转速的自动反馈系统；
（3）配备测量桥壳鼓包内部油温的传感器；
（4）按照车桥以及测功机功率要求，计算出磨合和最终试验的输出速度和输出扭矩；
（5）扭矩传感器安装在靠近驱动桥的位置，如果测试系统中使用了变速箱，则扭矩传感器安装在变速箱上靠近车桥的一侧。
本发明的再进一步技术方案是：所述的扭矩传感器精度等级为0.1，0-20%扭矩范围内精度为0.03，20%-60%扭矩范围内精度为0.065；60%-100%扭矩范围内扭矩精度为0.1。
由于采用上述结构，本发明之驱动桥传动效率测试方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
1. 可以测量、比较车桥传动效率：
由于本发明是通过驱动件按行车方向或倒车方向对驱动桥进行驱动，在某一稳态温度下，控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时测定输入端的系列转速及扭矩、两输出端的系列转速及扭矩；分别根据输入端的系列转速值及扭矩值，测定该输入端的系列扭矩值和转速值所对应的输出功率，再计算出相对应的传动效率，即可评价该驱动桥传动效率情况。因此，利用本试验方法可以准确地测量、比较驱动桥的传动效率。
2. 可以获取车桥装配调整力矩等因素对驱动桥传动效率的影响数据：
一般情况下，人们通常认为影响驱动桥传动链的传动效率主要是主减内部齿轮的搅油造成了能量的损失，其实不然，各个位置轴承的阻滞力矩造成了能量的损失，从而影响了驱动桥传动链的传动效率。
由于本发明是通过驱动件按行车方向或倒车方向对驱动桥进行驱动，在某一稳态温度下，控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时测定输入端的系列转速及扭矩、两输出端的系列转速及扭矩；分别根据输入端的系列转速值及扭矩值，测定该输入端的系列扭矩值和转速值所对应的输出功率，再计算出相对应的传动效率，即可评价该驱动桥传动效率情况。因此，本发明还可以在测试驱动桥传动效率的同时获取车桥设计制造因素对驱动桥传动效率的影响数据，从而可对影响传动效率的轮毂轴承阻滞力矩、主锥轴承力矩等因素开展量化分析、优化后达成最佳传动效率。
3.精度高：
由于本发明采用的扭矩传感器精度等级为0.1，0-20%扭矩范围内精度为0.03，20%-60%扭矩范围内精度为0.065；60%-100%扭矩范围内扭矩精度为0.1，其精度较高。
4.适用范围广：
由于本发明可测试驱动桥总成速比范围宽：2-12；可测试驱动桥最大输入扭矩：20000Nm、最大输入转速：2400RPM；因此，本发明除了适用于小型驱动桥外，主要适用于中、大型驱动桥。
5. 方法简单，易于操作。
下面，结合实施例对本发明之驱动桥传动效率测试方法的技术特征作进一步的说明。
具体实施例
实施例一：
一种驱动桥传动效率测试方法，该方法是通过驱动件按行车方向或倒车方向对驱动桥进行驱动，在某一稳态温度下，分别根据输入的驱动桥系列扭矩值和转速值，测定该系列扭矩值和转速值所对应的输出功率，再计算出相对应的传动效率，即可评价该驱动桥传动效率情况。
所述的驱动件包括发动机或轮胎；驱动的方式包括正转驱动、正转从动、反转驱动或反转从动，按附表1中四种组合的方式进行驱动桥传动效率的测试，其中第一种测试方法是最常用的，也是最能体现试验价值的。
输出功率的测定公式如下：
式中，P为输出功率（kw），TI为输入端扭矩（N.m），nI为输入端转速（rpm），
传动效率的计算公式如下：
为传动效率；为输入端转速；为输入端扭矩；为右输出端转速；为右输出端扭矩；为左输出端转速；为左输出端扭矩。
在润滑油指定之后，车桥的效率会随着负载扭矩，速度和润滑油温度的不同而不同。完整测试方法包含6个扭矩值（0%，10%，15%，20%，50%，100%）， 6个速度值（20km/h，40km/h，60km/h，80km/h，100km/h）和5个温度值（70℃，80℃，90℃，100℃，110℃），这样将需要测试180个数据点。而在实际使用以及评价中，只需反映在一个稳态温度下，效率与负载和速度变化就足够了。本实施例一是在稳态温度90℃下进行，按附表2进行测试并汇总数据。
在每个输入的驱动桥扭矩值和转速值测试点的测试过程为：到达测试点状态后稳定该状态1分钟后开始测试，每30秒测量一次，总共测3次，取三次的平均值记录于数据表中，要求在单个测试点整个测量过程中，油温要保持在±1℃范围内。
所述的扭矩值和转速值控制在设置数值的±5%范围内，整个测试过程温度控制在90℃±5%范围内。
按上述方法测试完后，整个附表2就可以用来评价该桥总成效率情况，并可按此方法与其他桥型对比。
在试验开始前还要进行磨合的过程，磨合的速度为汽车在65km/h时的转速，分别按以下方式磨合，例如，轮胎滚动半径为535mm时，车速度为65km/h的轮边输出端转速为322.4RPM：
（1）按照额定输出扭矩的50％磨合90分钟；
（2）按照额定输出扭矩的100％磨合120分钟 ；
（3）按照额定输出扭矩的125％磨合90分钟；
控制整个输出扭矩和速度在以上设置值的5%的公差以内，并使冷却用润滑油保持90℃±3℃的范围，驱动桥在负载的逐渐增大以及长时间的运行过程中进行彻底磨合，如果效率的测量在设定时间内达到平稳，则视为驱动桥已经完成磨合。
在磨合前还作如下试验准备：
（1）测试的驱动桥应是有代表性的特殊车桥的设计，例如设置好的轴承预紧力、间隙等；只要是测试的目的，设计规格限制之外都是允许的，这适用于生产和实验设计；为排除差速转动产生的无效率，所有的差速传动被锁止；
（2）关闭测功机中影响相关转速的自动反馈系统；
（3）配备测量桥壳鼓包内部油温的传感器，测试驱动桥必须使用推荐用于常规车载用途或特定被评估过的润滑剂；润滑剂的加入量必须是车桥制造商的建议值，除非润滑剂量是受测试的变量；
（4）按照车桥以及测功机功率要求，计算出磨合和最终试验的输出速度和输出扭矩；选择的扭矩传感器的量程应能够满足大于测试中需要的最大扭矩的20%或者扭矩传感器的满量程精度符合客户的效率精度要求；
（5）扭矩传感器安装在靠近驱动桥的位置，如果测试系统中使用了变速箱，则扭矩传感器安装在变速箱上靠近车桥的一侧，理想状态下，扭矩传感器要直接安装在车桥上以最大程度减少由于传动轴产生的效率损失。
本驱动桥传动效率测试方法采用的试验设备是一套由计算机系统控制、可实现手动测试或24小时连续自动测试的产品综合性能试验台。该试验台主要由安装底板、高动态交流电机驱动单元（650Kw）、两套大扭矩加载单元（370Kw）、电源及控制电气、计算机及数据采集系统、测试用工装等部分构成。该试验台用于汽车驱动桥的研究及开发测试，可进行桥总成的耐久性及多项性能测试。试验过程由工业控制计算机对电机转速、加载器、传感器等进行自动控制，自动模拟驱动桥的各种运行工况(如：正反转、升降速、高中低速运行、不同的两侧阻力距、制动时间等)，同时获取各部位传感器信号传递至计算机进行分析处理，生成检测数据、曲线、结论，可参照设定标准对产品内部故障信息直接用声光报警提示。
传动效率试验时，试验设备可根据不同的试验需求，控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时测定输入端的转速及扭矩、两输出端的转速及扭矩；传动效率值可在电脑显示屏上直接显示。
如果不同车辆或投入不同市场的车辆要使用不同种类的润滑油，则要对注入不同润滑油的车桥分别都进行效率测试，车桥的效率也会因为润滑油的不同而发生巨大的变化。
同样，本发明还可以以温度为变量，其他不变进行测试并对比分析。
以下是相关的计算公式：
（1）磨合转速（rpm）的计算公式为：
（2）效率测试转速（rpm）的计算公式为：
（3）整体效率公式的计算公式为：
（4）能量损失率（kj/km）的计算公式为：
在上述计算公式中，
V-轮胎转动速度在100 km/h时的转动速度，单位：revs/km，
I-整桥速比。
附表1
附表2
Claims (8)
1.一种驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：该方法是通过驱动件按行车方向或倒车方向对驱动桥进行驱动，在某一稳态温度下，控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时测定输入端的系列转速及扭矩、两输出端的系列转速及扭矩；分别根据输入端的系列转速值及扭矩值，测定该输入端的系列扭矩值和转速值所对应的输出功率，再计算出相对应的传动效率，即可评价该驱动桥传动效率情况。
2.根据权利要求1所述的驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：所述的驱动件包括发动机或轮胎；驱动的方式包括正转驱动、正转从动、反转驱动或反转从动。
3.根据权利要求1所述的驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：输出功率的测定公式如下：
式中，P为输出功率（kw），TI为输入端扭矩（N.m），nI为输入端转速（rpm），
传动效率的计算公式如下：
为传动效率；为输入端转速；为输入端扭矩；为右输出端转速；为右输出端扭矩；为左输出端转速；为左输出端扭矩。
4.根据权利要求1所述的驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：在每个输入的驱动桥扭矩值和转速值测试点的测试过程为：到达测试点状态后稳定该状态1分钟后开始测试，每30秒测量一次，总共测3次，取三次的平均值记录于数据表中，要求在单个测试点整个测量过程中，油温要保持在±1℃范围内。
5.根据权利要求1所述的驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：所述的扭矩值和转速值控制在设置数值的±5%范围内，整个测试过程温度控制在该某一稳态温度的±5%范围内。
6.根据权利要求1所述的驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：在试验开始前还要进行磨合的过程，磨合的速度为汽车在65km/h时的转速，分别按以下方式磨合：
（1）按照额定输出扭矩的50％磨合90分钟；
（2）按照额定输出扭矩的100％磨合120分钟 ；
（3）按照额定输出扭矩的125％磨合90分钟；
控制整个输出扭矩和速度在以上设置值的5%的公差以内，并使冷却用润滑油保持90℃±3℃的范围，驱动桥在负载的逐渐增大以及长时间的运行过程中进行彻底磨合，如果效率的测量在设定时间内达到平稳，则视为驱动桥已经完成磨合。
7.根据权利要求6所述的驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：在磨合前还作如下试验准备：
（1）为排除差速转动产生的无效率，所有的差速传动被锁止；
（2）关闭测功机中影响相关转速的自动反馈系统；
（3）配备测量桥壳鼓包内部油温的传感器；
（4）按照车桥以及测功机功率要求，计算出磨合和最终试验的输出速度和输出扭矩；
（5）扭矩传感器安装在靠近驱动桥的位置，如果测试系统中使用了变速箱，则扭矩传感器安装在变速箱上靠近车桥的一侧。
8.根据权利要求7所述的驱动桥传动效率测试方法，其特征在于：所述的扭矩传感器精度等级为0.1，0-20%扭矩范围内精度为0.03，20%-60%扭矩范围内精度为0.065；60%-100%扭矩范围内扭矩精度为0.1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170905 |
|
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